Étude et modélisation en régime transitoire d'un écoulement de gaz à haute pression dans un milieu poreux réactif PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Étude et modélisation en régime transitoire d'un écoulement de gaz à haute pression dans un milieu poreux réactif PDF full book. Access full book title Étude et modélisation en régime transitoire d'un écoulement de gaz à haute pression dans un milieu poreux réactif by Sophie Charton. Download full books in PDF and EPUB format.
Author: Sophie Charton
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 167
Get Book Here
Book Description
Le présent travail consiste en l'étude et la modélisation d'un procédé dans lequel un réacteur hétérogène est traversé, à débit variable, par un gaz sous haute pression (plusieurs centaines de bars) provenant d'un réservoir fermé. Le gaz, qui réagit avec le solide poreux de manière exothermique, est collecté, à sa sortie du réacteur, dans un second réservoir initialement vide, connecté au réacteur par un tube long et de faible section. Un modèle et un outil de simulation du procédé, prenant en compte le couplage du transfert de matière avec la réaction chimique et le transfert thermique, ont été développés. Les paramètres physico-chimiques qui caractérisent le système et interviennent dans le modèle ont été mesurés (perméabilité et conductivité thermique effective du réacteur, cinétiques d'échange de matière, dispersion axiale, construction de la courbe de Van Deemter à vitesse variable). Une maquette instrumentée du procédé, incluant le couplage du réacteur et d'un spectromètre de masse quadripolaire, a été mise au point. Ce dispositif, qui permet de suivre en continu la pression, la température et la composition du système au cours de la détente rapide du gaz, a été utilisé pour valider le modèle. L’outil de simulation a été exploité pour étudier la sensibilité du procédé à certains paramètres opératoires (pression initiale du gaz, porosité du réacteur, etc. ...). Les simulations ont de plus permis de prévoir l'influence de la dégradation du solide poreux sur les performances du système.
Author: Sophie Charton
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 167
Get Book Here
Book Description
Le présent travail consiste en l'étude et la modélisation d'un procédé dans lequel un réacteur hétérogène est traversé, à débit variable, par un gaz sous haute pression (plusieurs centaines de bars) provenant d'un réservoir fermé. Le gaz, qui réagit avec le solide poreux de manière exothermique, est collecté, à sa sortie du réacteur, dans un second réservoir initialement vide, connecté au réacteur par un tube long et de faible section. Un modèle et un outil de simulation du procédé, prenant en compte le couplage du transfert de matière avec la réaction chimique et le transfert thermique, ont été développés. Les paramètres physico-chimiques qui caractérisent le système et interviennent dans le modèle ont été mesurés (perméabilité et conductivité thermique effective du réacteur, cinétiques d'échange de matière, dispersion axiale, construction de la courbe de Van Deemter à vitesse variable). Une maquette instrumentée du procédé, incluant le couplage du réacteur et d'un spectromètre de masse quadripolaire, a été mise au point. Ce dispositif, qui permet de suivre en continu la pression, la température et la composition du système au cours de la détente rapide du gaz, a été utilisé pour valider le modèle. L’outil de simulation a été exploité pour étudier la sensibilité du procédé à certains paramètres opératoires (pression initiale du gaz, porosité du réacteur, etc. ...). Les simulations ont de plus permis de prévoir l'influence de la dégradation du solide poreux sur les performances du système.
Author: Christophe Preux
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 205
Get Book Here
Book Description
L'objectif de ce travail est de développer un modèle et des techniques d'approximation numérique pour le transfert de masse et de chaleur dans un milieu poreux réactif en évolution structurale. Le modèle obtenu par un changement d'échelle utilisant une technique d'homogénéisation d'une équation cinétique couplée à une équation de conduction thermique. Il permet de prendre en compte une large gamme de régimes pour le gaz allant d'un écoulement continu à un écoulement rarefié. L'approche est validée par de nombreuses comparaisons numériques, en particulier vis-à-vis de données expérimentales et met en évidence la caractère tensoriel des différents phénomènes de transport et leur évolution suivant le régime de l'écoulement. L'application de ces modèles en particulier à l'étude de protections thermiques est présentée.
Author: Ahmed Bouhouch
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 194
Get Book Here
Book Description
ON ETUDIE PAR SIMULATIONS NUMERIQUES LES TRANSFERTS DE MASSE, DE QUANTITE DE MOUVEMENT ET DE CHALEUR SE PRODUISANT AU SEIN DE LA PROTECTION THERMIQUE EXTERNE DE CERTAINS ENGINS SPATIAUX AU COURS DE LEURS PASSAGES DANS L'ATMOSPHERE TERRESTRE (PHASES DE LANCEMENT ET DE RENTREE). LA PROTECTION THERMIQUE CONSIDEREE (PREVUE INITIALEMENT POUR LE PROJET DE LA NAVETTE EUROPEENNE HERMES) EST CONSTITUEE D'UN ASSEMBLAGE DE TUILES MINCES ET D'ISOLANTS POREUX. CES DERNIERS SONT LE SIEGE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES A MASSE VOLUMIQUE VARIABLE LIES A LA DEPRESSURISATION PROGRESSIVE DE L'ESPACE DES PORES EN PHASE DE LANCEMENT ET A SA REPRESSURISATION PROGRESSIVE EN PHASE DE RENTREE. ILS SONT EGALEMENT LE SIEGE DE TRANSFERTS THERMIQUES LIES A L'ELEVATION DE LA TEMPERATURE EXTERNE PAR ECHAUFFEMENT CINETIQUE. L'ETUDE SE COMPOSE DE DEUX PARTIES. LA PREMIERE PARTIE CONCERNE LA MODELISATION A L'ECHELLE MACROSCOPIQUE DES ECOULEMENTS ET DES TRANSFERTS DE CHALEUR AU SEIN D'UN ELEMENT REPRESENTATIF DE LA PROTECTION THERMIQUE. LE MODELE QUE NOUS AVONS DONC DEVELOPPE DANS CETTE PARTIE APPLIQUEE EST BASE SUR LA LOI DE DARCY. CE MODELE NOUS A PERMIS D'ETUDIER LE BIEN-FONDE DU CONCEPT DE PROTECTION THERMIQUE CONSIDERE EN TERMES DE RETARDS A LA DEPRESSURISATION AVEC OU SANS PRESENCE D'EAU CONDENSEE AU SEIN DU VOLUME SOUS TUILE. IL NOUS A PERMIS EGALEMENT DE QUANTIFIER LE ROLE DES DIFFERENTS MODES DE TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE PRECISER, EN OUTRE, LE ROLE IMPORTANT DES EFFETS SPECIFIQUES ASSOCIES AUX BASSES PRESSIONS. LA SECONDE PARTIE, QUANT A ELLE, EST A CARACTERE PLUS FONDAMENTAL. ELLE A POUR OBJECTIF DE PRECISER LES CONDITIONS DE VALIDITE DU MODELE DEVELOPPE POUR LA PARTIE APPLIQUEE. POUR CELA, NOUS AVONS REALISE DES SIMULATIONS NUMERIQUES DES ECOULEMENTS A L'ECHELLE DES PORES POUR DES MILIEUX POREUX MODELES. LES GRANDEURS MACROSCOPIQUES ONT ETE OBTENUES PAR MOYENNE SPATIALE. ELLES ONT ETE COMPAREES AUX GRANDEURS CALCULEES DIRECTEMENT A L'ECHELLE MACROSCOPIQUE A L'AIDE DU MODELE MACROSCOPIQUE DE LA PARTIE APPLIQUEE. NOUS AVONS AINSI PU MONTRER QUE LE MODELE BASE SUR LA LOI DE DARCY, N'EST RIGOUREUSEMENT VALABLE, EN REGIME TRANSITOIRE, QU'A LA CONDITION QUE LE TEMPS CARACTERISTIQUE DE LA RELAXATION VISQUEUSE LOCALE SOIT PETIT DEVANT CELUI DE L'EVOLUTION DES SOLLICITATIONS EXTERNES CREANT L'ECOULEMENT
Author: Marion Serres
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Cette thèse se focalise sur les écoulements gaz-liquide dans un milieu poreux, problématique rencontrée dans des domaines variés allant de la physique fondamentale à la chimie appliquée. Nous avons caractérisé expérimentalement les régimes hydrodynamiques dans deux géométries différentes : un canal millifluidique (écoulement quasi-1D) et une cellule de Hele-Shaw (écoulement quasi-2D). L'originalité de ce travail est d'analyser l'effet du milieu poreux (lits de billes polydisperses ou mousses solides à cellules ouvertes), du confinement (1D/2D) et de la gravité en couplant des approches locales et globales développées dans les communautés de physique expérimentale et de génie chimique. D'une part, une analyse globale a permis de quantifier les pertes de charge [1] et, basée sur le transport d'un traceur fluorescent, les distributions de temps de séjour [2] et le transfert gaz-liquide dans l'expérience 1D ; d'autre part, une analyse locale de la fraction liquide et l'évolution spatio-temporelle de son contenu fréquentiel ont permis de mettre en évidence deux régimes hydrodynamiques dans le canal millifluidique [3-5] : un régime pseudo-Taylor, où les caractéristiques de l'écoulement périodique amont sont conservées, et un régime modulé, pour lequel l'écoulement se désorganise à l'entrée du milieu poreux. Un modèle phénoménologique basé sur la propagation des bulles dans le milieu est proposé, et rend compte de l'existence de ces deux régimes [4,5]. Enfin, ces deux analyses sont couplées pour étudier les écoulements dans la cellule de Hele-Shaw, et une analyse dimensionnelle de l'effet du confinement et de la gravité sur les écoulements gaz-liquide dans un milieu poreux est proposée.Références -[1] M. Serres, R. Philippe & V. Vidal, to be submitted to Geophys. Res. Lett. (2017). [2] M. Serres, D. Schweich, R. Philippe & V. Vidal, to be submitted to Chem. Eng. Sci. (2017).[3] M. Serres, R. Philippe & V. Vidal, Compte-rendus de la 19e Rencontre du Non-Linéaire, Eds. E. Falcon, M. Lefranc, F. Pétrélis & C.-T. Pham, Non-Linéaire Publications, 109-114 (2016).[4] M. Serres, M.-L. Zanota, R. Philippe & V. Vidal, Int. J. Multiphase Flow 85, 157-163 (2016).[5] M. Serres, T. Maison, R. Philippe & V. Vidal, to be submitted to Int. J. Multiphase Flow (2017).
Author: Samy Ramdane
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Cette thèse présente une étude des écoulements de gaz dans un milieu poreux anisotherme constitué de pores de taille micrométrique en s'appuyant sur des simulations, à l'échelle des pores, des écoulements et des transferts de chaleur dans des Volumes Élémentaires Représentatifs. Lorsque la dimension des pores est très petite, contrairement à l'échelle macroscopique, il apparait un glissement hydrodynamique, un saut de température et saut de flux diffusif entre le fluide et la matrice poreuse. De plus, l'écoulement d'un gaz dans des systèmes de très faible taille engendre des effets de compressibilité et de dissipation visqueuse qui ne peuvent plus être négligés. Bien que de nombreux travaux de la littérature portent sur la modélisation et la simulation numérique des écoulements gazeux en milieux poreux, l'originalité du modèle numérique macroscopique qui a été élaboré au cours de cette thèse est de prendre en compte tous ces phénomènes physiques. Cela a permis de mener une étude paramétrique sur une large gamme des paramètres de ces écoulements (les nombres de Reynolds, Rek, Knudsen, Kn, Mach, Ma) et pour cinq géométries différentes de milieux poreux caractérisés par leur porosité, et perméabilité de Darcy, Kd. L'étude est, en premier lieu, menée pour des écoulements faiblement compressibles en utilisant les modèles de Darcy-Klinkenberg et Darcy-Forchheimer, avec et sans glissement. Le code de calcul développé au laboratoire est validé par des comparaisons avec des résultats de la littérature en utilisant ces deux modèles. Le terme correctif de Forchheimer ainsi que différents types de régimes inertiels ont été identifiés et comparés à d'autres travaux de la littérature. La suite du travail est consacrée aux écoulements compressibles, en particulier aux effets thermiques d'origine dynamique associés à ces écoulements (dissipation visqueuse et travail des forces de pression). Les résultats dynamiques et thermiques sont d'abord présentés en étudiant un milieu poreux constitué d'obstacles rectangulaires. Puis nous avons reproduit cette étude pour d'autres géométries rectangulaires et circulaires. Des études paramétriques sont effectuées en faisant varier les paramètres moteurs de l'écoulement (pression moyenne et différence de pression entrée/sortie), dans le but de couvrir des régimes où l'inertie, la compressibilité et la raréfaction entrent en jeux. Cela nous a permis d'élaborer des cartes, en fonction de ces paramètres, des diverses quantités physiques (températures, vitesses, termes de sources, perméabilité apparente...) et des nombres adimensionnels (Rek, Ma, Kn ...). Pour des grandes variations de pression, les puissances des forces visqueuses et de pression (effets d'origines purement dynamique) jouent un rôle non négligeable : on montre par exemple qu'elles peuvent engendrer des gradients de température moyenne de plus de 10000 K/m (écarts de température moyenne d'environ 3,2 K sur 240 μm de longueur du milieu poreux lorsque la différence de pression entrée/sortie est de 1,6 bar, pour une pression moyenne de 1,1 bar). Globalement, on montre que la température de la matrice solide du milieu poreux est souvent supérieure à celle du fluide, ce qui rend difficile l'utilisation de l'hypothèse de l'équilibre thermique local lors de la construction d'un modèle moyen macroscopique. On montre également que la perméabilité apparente estimée sur chaque VER peut rester constante, augmenter ou diminuer de l'entrée à la sortie d'un milieu poreux donné, en fonction du degré d'inertie et de raréfaction du milieu. On construit des corrélations de la perméabilité apparente pour chacune des géométrie étudiées puis des corrélations globales pour l'ensemble des milieux poreux étudiés. Ces corrélations sont basées sur une modélisation de type Darcy-Klinkenberg-Forchheimer de la perméabilité apparente en fonction des nombres adimensionnels de Rek, Ma, Kn, porosité et Kd.
Author: Cyril Caliot
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 192
Get Book Here
Book Description
Les travaux réalisés durant la thèse s'inscrivent dans une problématique scientifique liée à l'étude des transferts radiatifs. Plus particulièrement, l'application de cette étude est la télédétection infrarouge d'un écoulement diphasique réactif et turbulent à haute température. Cette étude a pour objectif la modélisation et la simulation du rayonnement infrarouge émis par cet écoulement et reçu par un détecteur. Pour développer un outil de simulation numérique de la signature infrarouge d'un jet de gaz et de particules à haute température, les espèces majoritaires qui sont responsables de l'émission du rayonnement ont été identifiés lors d'expérimentations. Les campagnes expérimentales ont permis la construction de bases de données concernant les gaz (CO2-H2O) et les particules présents dans le jet. Connaissant la nature des gaz et des particules, le calcul de leurs propriétés radiatives doit être réalisé. Cette étape est nécessaire puisque ces propriétés caractérisent l'émission de rayonnement par le jet et elles être connues pour résoudre l'équation de transfert radiatif. Pour les gaz, un code de calcul raie par raie de spectres synthétiques a été développé. De plus pour diminuer le temps de calcul d'une signature infrarouge, il est préférable d'utiliser des modèles spectraux de bandes étroites. Le modèle de télédétection infrarouge est un modèle spectral utilisant des k (coefficient d'absorption)-distribuions sous l'hypothèse des k-corrélés avec l'approximation d'un gaz unique pour le mélange associée à l'hypothèse des gaz fictifs (...)
Author: Abdoulaye Gueye
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
Get Book Here
Book Description
Ce travail de thèse sur les milieux poreux est axé sur deux parties. La première concerne l'étude numérique de l'écoulement d'un fluide Newtonien ou non-Newtonien au sein d'un système fluide/poreux. L'approche à un seul domaine qui consiste à écrire l'équation de Navier-Stokes incluant le terme de Darcy-Brinkman-Forchheimer est adoptée dans cette étude. La relation entre le gradient de pression et la vitesse débitante linéaire dans le cas de Darcy où le fluide est Newtonien, est obtenue. Cette relation est étendue dans le cas non-Darcy où le fluide est non Newtonien. L'influence des nombres de Darcy et de Forchheimer sur la structure de l'écoulement est montrée. Dans la seconde partie, une étude de stabilité linéaire et numérique de la convection naturelle de fluides viscoélastiques saturant une couche poreuse horizontale chauffée par un flux constant est réalisée. Une étude d'instabilité primaire et secondaire nous a permis de montrer que pour un fluide Newtonien, la convection monocellulaire perd sa stabilité au profit des rouleaux longitudinaux. Dans le cas des fluides viscoélastiques, on trouve que l'élasticité du fluide induit la sélection des rouleaux transversaux propagatifs. Une solution numérique basée sur un schéma aux différences finies est venue conforter ces résultats analytiques.
Author: Mircea Tirnoveanu
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 232
Get Book Here
Book Description
Cette étude concerne la modélisation de l'opération unitaire d'absorption par un liquide d'un composé contenu dans un gaz. L'opération est réalisée dans un contacteur gaz-liquide classique: une colonne à garnissage où les deux fluides circulent à contre-courant. L'étude expérimentale a été réalisée sur une unité pilote au Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et des Systèmes Industriels. Afin de caractériser l'écoulement du gaz et celui du liquide, une étude préalable de l'hydrodynamique a été réalisée. En tenant compte de l'hydrodynamique et du transfert de matière un modèle de simulation a été proposé. Le modèle a été utilisé pour les régimes permanents afin de déterminer les paramètres du transfert de matière. Afin de tester l'évaluation faite sur les paramètres de transfert, le modèle a été employé en régime dynamique. Les modèles développés ont été validés à l'échelle pilote en considérant des perturbations des débits de liquide et de gaz. La modélisation du système mis en œuvre peut permettre l'optimisation du procédé et son extrapolation à l'échelle industrielle. Une installation industrielle d'absorption du gaz carbonique par une solution chaude de carbonates de potassium, activé avec diéthanolamine située au Combinat d'Engrais Chimiques de Târgu-Mures, Roumanie a pu également fournir quelques données intéressantes.
Author: Armando Dominguez
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :
Get Book Here
Book Description
LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE CONCERNE L'ETUDE DE LA FORMATION ET DE LA CROISSANCE D'UNE PHASE GAZEUSE PAR DECOMPRESSION D'UN LIQUIDE SURSATURE EN GAZ AU SEIN D'UN MILIEU POREUX. LA MAITRISE DE CETTE SITUATION, QUI SE RENCONTRE LORS DE L'EXPLOITATION DE CERTAINS GISEMENTS DE PETROLE OU GEOTHERMIQUES, EST TOUT A FAIT CAPITALE POUR TRAITER CONVENABLEMENT LES HISTORIQUES DE PRODUCTION DE MASSE OU D'ENERGIE. INSCRIT DANS LA CONTINUITE DES ETUDES ANTERIEUREMENT DEVELOPPEES SUR LE SUJET AU SEIN DE L'INSTITUT DE MECANIQUE DES FLUIDES DE TOULOUSE, LE PRESENT TRAVAIL S'EFFORCE DE REPONDRE A DEUX OBJECTIFS: PREMIEREMENT, COMPLETER L'INVESTIGATION EXPERIMENTALE DEJA EFFECTUEE, EN UTILISANT UNE GAMME PLUS LARGE DE SOLUTIONS, AFIN D'EVALUER NON SEULEMENT L'INFLUENCE DU NOMBRE DE JACOB ET DU TAUX DE DECOMPRESSION MAIS EGALEMENT DE LA MOUILLABILITE ET DE LA GRAVITE SUR LES PHENOMENES ETUDIES, DEUXIEMEMENT, PROPOSER DES MODELES DE SIMULATION NUMERIQUE OFFRANT DES POSSIBILITES D'ANALYSE ET DE PREDICTION AUSSI BIEN DE LA FORMATION DE LA PHASE GAZEUSE (NUCLEATION) QUE DE SA CROISSANCE. POUR DEVELOPPER CE PROGRAMME, EN L'OCCURENCE LIMITE A LA CONFIGURATION 2D (AFIN DE POUVOIR ASSOCIER AUX DONNEES QUANTITATIVES DES OBSERVATIONS PHENOMENOLOGIQUES) ET AUX REGIMES PRINCIPALEMENT CONTROLES PAR LA CAPILLARITE ET LA DIFFUSION MOLECULAIRE (AFIN D'EVITER LA COMPLEXITE DU COUPLAGE DES PHENOMENES HYDRODYNAMIQUES ET MASSIQUES DANS LA SIMULATION NUMERIQUE) DIFFERENTS MOYENS METHODOLOGIQUES ONT ETE ADAPTES, DEVELOPPES ET EVALUES. CES MOYENS CONCERNENT: DU POINT DE VUE EXPERIMENTAL: L'IMPLANTATION D'UN SYSTEME D'ACQUISITION ET DE TRAITEMENT D'IMAGES PERMETTANT LE SUIVI INSTANTANE DE L'APPARITION DES BULLES DE GAZ ET DE LEUR CROISSANCE, DU POINT DE VUE NUMERIQUE: LA CONCEPTION D'UN AUTOMATE PERMETTANT DE REPRODUIRE LA LOCALISATION SPATIALE DES SITES DE NUCLEATION ET SURTOUT LA CROISSANCE DES AMAS GAZEUX. OUTRE LA CONFIRMATION DES MECANISMES DE FORMATION DE LA PHASE GAZEUSE: PREEXISTENCE DE BULLES, PIEGEAGE CAPILLAIRE, ACTIVATION SEQUENTIELLE DES SITES ET CROISSANCE PAR DIFFUSION, LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT PERMIS DE DISTINGUER ET DE QUANTIFIER LES CONSEQUENCES DE LA SURSATURATION DU MOUILLAGE ET DE LA GRAVITE SUR LA CROISSANCE DE LA PHASE GAZEUSE. LES LOIS OBTENUES SONT TRES DIFFERENTES DE CELLES CONNUES HORS MILIEU POREUX. COMME L'INDIQUE L'ETUDE DE CERTAINS FACTEURS GEOMETRIQUES, ISSUS DE L'ANALYSE D'IMAGES, CES DIFFERENCES SONT FORTEMENT CORRELEES AVEC L'EVOLUTION SPECIFIQUE DE L'AIRE INTERFACIALE, GAZ-LIQUIDE, AU SEIN DE LA MICROSTRUCTURE. LA SIMULATION DU PROCESSUS DE CROISSANCE D'UN AMAS GAZEUX ET D'ENVAHISSEMENT DU MILIEU POREUX A ETE EFFECTUEE A L'AIDE D'UN AUTOMATE NUMERIQUE CONSTRUIT A PARTIR DES OBSERVATIONS, ANALYSES ET INTERPRETATIONS DES PHENOMENES A L'ECHELLE DES PORES. FONDE SUR UNE SUCCESSION D'
Author: Mohand Kessal
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 68
Get Book Here
Book Description
L'étude présentée est consacrée à l'analyse des phénomènes de cavitation en régime transitoire en conduite élastique pour un mélange homogène liquide-gaz. Dans l'hypothèse où-les deux constituants ont même vitesse, il est mis en évidence la possibilité de modéliser l'écoulement tout en conservant dans les relations, le caractère continu,en moyenne, du milieu,c'est-à-dire sans prendre en compte le phénomène de"rupture de veine ». La résolution du système d'équations a été obtenue soit par différences finies classiques (schéma de Mac CORMACK), soit à partir de la méthode des caractéristiques (méthode de HARTREE). La comparaison des résultats ainsi obtenus, avec des données expérimentales, a confirmé la validité de la modélisation proposée. Enfin a été également examine le cas où les deux phases ont des vitesses différentes avec l'établissement d'une formulation générale sous forme caractéristique.
