Etude expérimentale et numérique du mélange de gaz turbulent par jets transverses PDF Download
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Author: Amine Gourara
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes de transport turbulents impliqués dans les mélangeurs de gaz à jets transverses. Un injecteur situé dans l'axe d'une soufflerie et débitant de deux à quatre jets symétriques transverses à un écoulement principal définit la configuration de mélange. Un code LES a été validé. Trois régimes de dilution ont été identifiés en fonction du rapport des flux de quantité de mouvement : dilution (i) liée aux jets, (ii) mixte jets/sillage et (iii) gérée par le sillage. Une méthode prédictive des risques d'inflammation d'un mélange méthane/oxygène est présentée : (i) une simulation LES fournit les champs de vitesse et de concentration, (ii) des éléments lagrangiens sont introduits et leurs trajectoires sont calculées, (iii) des FDP caractérisant la turbulence dans le mélangeur sont construites, et (iv) les limites d'inflammabilité et les délais d'auto-allumage issus de calculs cinétiques découplés permettent d'obtenir les probabilités d'inflammation.
Author: Amine Gourara
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes de transport turbulents impliqués dans les mélangeurs de gaz à jets transverses. Un injecteur situé dans l'axe d'une soufflerie et débitant de deux à quatre jets symétriques transverses à un écoulement principal définit la configuration de mélange. Un code LES a été validé. Trois régimes de dilution ont été identifiés en fonction du rapport des flux de quantité de mouvement : dilution (i) liée aux jets, (ii) mixte jets/sillage et (iii) gérée par le sillage. Une méthode prédictive des risques d'inflammation d'un mélange méthane/oxygène est présentée : (i) une simulation LES fournit les champs de vitesse et de concentration, (ii) des éléments lagrangiens sont introduits et leurs trajectoires sont calculées, (iii) des FDP caractérisant la turbulence dans le mélangeur sont construites, et (iv) les limites d'inflammabilité et les délais d'auto-allumage issus de calculs cinétiques découplés permettent d'obtenir les probabilités d'inflammation.
Author: Stéphane Brunet
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 183
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Book Description
CETTE ETUDE EST UNE CONTRIBUTION A LA COMPREHENSION DE LA FORMATION ET DE LA PERSISTANCE DES TRAINEES DE CONDENSATION. NOUS AVONS ABORDE CE TRAVAIL A PARTIR DE LA MISE EN UVRE ET DU DEVELOPPEMENT D'UN CODE NUMERIQUE BASE SUR LA RESOLUTION DIRECTE DES EQUATIONS DES NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES TRIDIMENSIONNELLES. NOUS AVONS EGALEMENT MENE UNE EXPERIENCE EN SOUFFLERIE SUR LE PROBLEME DU MELANGE DE JETS CHAUFFES DANS UN SILLAGE D'AILE. UNE PREMIERE VALIDATION DE LA METHODE NUMERIQUE A ETE MENEE A PARTIR DE RESULTATS BIBLIOGRAPHIQUES ET DE MESURES EN VOL SUR L'EVOLUTION DU MELANGE D'UN TRACEUR INERTE CONTENU DANS LES JETS DE MOTEUR. AFIN DE CARACTERISER, EN PREMIERE APPROXIMATION, LA CONDENSATION DANS LE SILLAGE, NOUS AVONS CALCULER L'EVOLUTION DU RAPPORT DE SATURATION LOCALE EN VAPEUR D'EAU. NOUS MONTRONS EGALEMENT L'INFLUENCE DE L'INSTABILITE DE CROW SUR LE MELANGE DES EFFLUENTS DANS LA HAUTE ATMOSPHERE. ENFIN NOUS PRESENTONS UNE COMPARAISON DES RESULTATS D'UNE SIMULATION NUMERIQUE AVEC LES MESURES EXPERIMENTALES OBTENUES DANS CETTE ETUDE. LES RESULTATS NUMERIQUES ONT PERMIS EGALEMENT DE CARACTERISER LES MECANISMES D'ECHANGE A PETITES ECHELLES ENTRE UN JET TURBULENT ET UN ECOULEMENT TOURBILLONNAIRE.
Author: Lionel Thomas
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Languages : fr
Pages : 9
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Book Description
Ce mémoire présente l'étude expérimentale d'un jet plan en régime de convection mixte favorable. Une méthode pour modifier par voie passive le mélange dynamique dans la zone d'établissement est proposée : elle consiste en l'introduction d'un petit cylindre à la naissance des deux couches de mélange, générant un sillage périodique. Les champs de vitesse moyenne obtenus par LDV permettent la caractérisation globale du jet. La visualisation par tomographie laser, associée à un procédé de traitement d'images développé par nos soins, donne accès au contour instantané du jet. Son comportement dynamique est étudié, par détection des spirales responsables de l'entraînement et par analyse fréquentielle. Les structures cohérentes sont extraites des champs instantanés de vitesse, issus de la PIV. Une étude statistique de cette population de tourbillons est réalisée. L'ensemble de ces outils d'analyse permet de quantifier l'impact des obstacles sur le mélange global et local : leur présence réduit les rouleaux transversaux, amplifie les filaments longitudinaux, sans modifier notablement le mélange.
Author: Christophe Lasseur
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Languages : fr
Pages : 165
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Book Description
Les études de support vie pour les missions spatiales, la recherche en physiologie humaine ou végétale, les différents procédés industriels ont montré la nécessité d'un système automatisé de contrôle d'atmosphère. De ce fait, il a été choisi de réaliser un cahier des charges définissant les besoins utilisateurs et les contraintes rencontrées : nombre de paramètres, technologie de l'instrumentation, précision, transfert de données, niveau de communication, traitement des données, précision des mesures. Suite à cette définition, les différentes solutions de structure du système permettant de résoudre ces contraintes ont été passées en revue : ordinateur, régulateur, réseau, capteur, analyseur, logiciel. Le choix de cette structure effectué, ce système a été mis en œuvre : écriture de logiciel, test des communications, validation des régulations, traitement des données. Cette étape terminée, il restait à valider l'ensemble de l'appareillage par une expérience scientifique. Ceci fut fait en déterminant le métabolisme respiratoire d'un animal TRITURUS WALT II. Consommation en oxygène ramenée au poids : 0.001 ml/g.min.
Author: Imad Dawleh
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Languages : fr
Pages : 167
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Book Description
L'ETUDE DE L'INJECTION DE GAZ DANS UN FLUIDE AU REPOS OU ANIME D'UN MOUVEMENT PERPENDICULAIRE AU PRECEDENT OFFRE UN INTERET CERTAIN AUSSI BIEN SUR LE PLAN INDUSTRIEL (GENIE DES PROCEDES POUR LES REACTIONS EN L'ABSENCE DE SYSTEME D'AGITATION, REFROIDISSEMENT D'AUBES DE TURBINES, SUSTENTATION D'AVIONS A DECOLLAGE VERTICAL OU ATTERRISSAGE COURT, DISPERSION DE POLLUANTS,), QUE SUR CELUI DE LA SECURITE (FUITES DE VAPEUR D'EAU DANS DU SODIUM IMMOBILE OU EN MOUVEMENT). DANS CE TRAVAIL, NOUS NOUS INTERESSONS AUX JETS DIPHASIQUES (GAZ-LIQUIDE) EN PRESENCE DU COURANT TRAVERSIER. PLUS PRECISEMENT, NOTRE ETUDE PORTE SUR UN JET AXISYMETRIQUE D'AIR DEBOUCHANT HORIZONTALEMENT DANS UNE COUCHE LIMITE VERTICALE D'EAU. SON OBJECTIF EST D'AVOIR UNE MEILLEURE COMPREHENSION DE SES CARACTERISTIQUES PRINCIPALES COMME SA FORME EXTERIEURE, SA STRUCTURE INTERNE OU SES INTERACTIONS AVEC LE MILIEU ENVIRONNANT. LA VISUALISATION DU JET ET LA DETECTION LOCALE DE LA NATURE DES PHASES AU MOYEN D'UNE FIBRE OPTIQUE ONT MONTRE L'EXISTENCE D'UNE POCHE DE GAZ ENTOUREE D'UNE COUCHE DE MELANGE DIPHASIQUE DANS SA PREMIERE PARTIE SUIVIE D'UNE ZONE DE MELANGE INTENSE TRES LUMINEUSE. EN AVAL DE CETTE DERNIERE, LE JET PERD SA COHERENCE ET DES PAQUETS DU MELANGE GAZ-LIQUIDE SONT ENTRAINES PAR LE COURANT LIQUIDE. L'INTERACTION ENTRE LE JET ET LE MILIEU ENVIRONNANT A ETE ETUDIEE EN MESURANT LE CHAMP DE VITESSE AUTOUR DU JET ET LA DISTRIBUTION DE LA PRESSION STATIQUE SOUS ET DANS LE JET. UNE AUGMENTATION DES VECTEURS VITESSE AU VOISINAGE DU JET A ETE REMARQUEE. CETTE DERNIERE CORRESPOND EXACTEMENT A LA DEPRESSION MESUREE. DE PLUS, UN MINIMUM DE PRESSION ASSEZ REMARQUABLE SE SITUANT SOUS LE JET DANS LA POSITION DE LA ZONE DE MELANGE INTENSE A ETE DETECTE. LA GEOMETRIE DU JET, L'INTENSITE DE MINIMUM DE PRESSION SOUS LE JET ET LA POSITION DE CE DERNIER PEUVENT ETRE CALCULEES EN FONCTION DES PARAMETRES CARACTERISTIQUES DU JET
Author: Jérémy Dougal
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
ArianeGroup développe un avion spatial utilisant un moteur-fusée à ergols cryogéniques dont le carburant est le méthane et le comburant l'oxygène. Cet avion est amené à vidanger du méthane en vol atmosphérique où les turboréacteurs sont en marche. Il est nécessaire de modéliser le nuage d'ergol vidangé et le risque résultant d'explosion aux abords de l'appareil. Lors de la vidange, un jet liquide cryogénique débouchant perpendiculairement à un écoulement d'air se forme. Ce type de jet est complexe à modéliser et demande des ressources informatiques importantes. Il a donc été décidé de simplifier nos calculs en développant une loi de gaz densifié évitant d'utiliser un écoulement diphasique. Peu de données expérimentales représentatives étant disponibles, la validation de nos résultats numériques a été effectuée à l'aide d'un montage expérimental fabriqué et testé en soufflerie. Ces résultats expérimentaux ont ensuite été comparés aux calculs numériques et fournissent de bons résultats. La problématique de l'allumage des mélanges gazeux créés lors de la vidange a par la suite été étudiée sur le banc LIQUIM (Laser Ignition of QUIescent Mixtures) du laboratoire. Deux études ont été menées pour des pressions initiales représentatives des pressions de vol mais avec des mélanges méthane/air synthétique comprenant soit 20 % d'O2 soit 30 % d'O2. Les limites d'inflammabilité ainsi que les énergies minimales d'inflammation ont été étudiées dans les deux cas. Des mesures de pression d'explosion et des visualisations par caméra rapide ont été mises en place pour l'air enrichi. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des calculs numériques effectués avec GASEQ et CHEMKIN-PRO.
Author: Jean-Christophe Guillard
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Languages : fr
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Book Description
L'atomisation assistée d'une phase liquide lente par un co-courant gazeux rapide est un sujet largement étudié dans la littérature, et des avancées notables sont intervenues notamment sur les mécanismes de brisure, la structure du jet atomisé ainsi que sur les caractéristiques des gouttes formées. En revanche, peu d'études traitent d'une configuration où la phase lente consiste en un jet diphasique gaz-liquide. Cette situation se rencontre par exemple lors du transitoire d'allumage des moteurs cryotechniques de fusée durant lequel la fraction volumique de gaz passe continument de 1 (jet interne purement gazeux) à 0 (jet interne purement liquide), de sorte que pratiquement tous les régimes d'écoulements diphasiques, allant du régime à bulles jusqu'aux écoulements annulaires, peuvent être observés.L'objectif est donc de comprendre comment la fraction volumique de gaz et/ou le régime d'écoulement diphasique du jet interne impactent les modes d'atomisation et in fine les caractéristiques du spray.Pour répondre à ces questions, des expérimentations ont été menées avec comme fluides de substitution de l'air et de l'eau en conditions ambiantes et sous gravité terrestre. Les trois paramètres de contrôle principaux sont la vitesse superficielle du liquide qui a été variée de 0,17 m/s à 2 m/s, la vitesse superficielle du gaz dans le jet interne qui a été fixée de telle sorte que la fraction de débit gaz balaye la plage 0 à 0,99 et enfin la vitesse du gaz externe qui a évolué entre de 20 à 200 m/s. Trois géométries d'injecteurs axisymétriques ont été utilisées pour d'une part accéder à tous les régimes d'écoulements diphasiques souhaités excepté l'écoulement à brouillard, et d'autre part pour varier le diamètre du jet central d'un facteur d'environ deux. Deux types de campagnes expérimentales ont été réalisées : une campagne à rapport des pressions dynamiques gaz-liquide fixé à 16 pour des fractions de débit volumique gaz variables, ainsi que des campagnes à fractions de débit volumique gaz fixe et M variable .Les caractéristiques structurelles du spray, sa longueur de brisure et l'angle du spray formé ont été mesurés par imagerie rapide alors que les caractéristiques de la phase dispersée, c'est-à-dire tailles, vitesses et flux de gouttes ont été mesurés par sonde optique.Les cartographies des régimes d'écoulements dans l'injecteur et des structures du jet diphasique avec et sans assistance par le gaz externe que nous avons établies ont permis de démontrer que ces structures étaient étroitement liées au régime d'écoulement du jet central. Trois modes d'atomisation principaux ont été identifiés et leur frontières établies. A faible fraction de débit gaz, l'atomisation de jets liquides chargés en petites bulles est sujet à l'épluchage de surface et aux battements latéraux à grande échelle comme sur un jet monophasique liquide. A très grande fraction de débit gaz, l'écoulement annulaire donne lieu à l'atomisation d'une nappe annulaire. Pour des valeurs intermédiaires, de nouvelles structures de type "parapluie" se forment à l'arrivée des bouchons de gaz caractérisées par une grande amplitude et un développement orthogonal au jet. L'atomisation des écoulements à régimes « churn » et annulaire donne lieu à des sprays à caractère intermittent du fait de passage de blocs liquides issus de l'écoulement interne.La longueur de brisure est réduite par l'ajout de gaz interne jusqu'à devenir très petite pour les fractions de débit gaz élevées. Le comportement de l'angle du spray est différent selon le diamètre du jet atomisé et le régime d'écoulement interne : il peut augmenter ou réduire selon la configuration.Les pdf centrées sur la taille goutte moyenne sont peu sensibles à la fraction de débit gaz. En revanche les tailles de gouttes moyennes et le flux volumique montrent des évolutions marquées : ils peuvent selon la fraction de débit gaz et donc selon la structure du jet atomisé réduire ou augmenter.
