Etudes expérimentales et numériques des écoulements inertiels de fluides à seuil autour d'un cylindre PDF Download
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Author: Stephane Mossaz
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Book Description
Les écoulements rampants, recirculants et instationnaires d'un fluide viscoplastique autour d'un cylindre ont été étudiés.Numériquement, les morphologies des écoulements, la localisation des zones rigides, les champs de contraintes et pression autour du cylindre ainsi que le coefficient de traînée, ont été déterminés sur un large domaine des nombres de Reynolds et d'Oldroyd.Expérimentalement, les fluides étudiés sont des gels de polymère Carbopol®. Le comportement élastoviscoplastique de ces gels a été modélisé par une loi d'Herschel-Bulkley adaptée. Le montage expérimental conçu et réalisé a été validé par l'étude de l'écoulement d'un fluide newtonien autour d'un cylindre et la mise en place d'une procédure adaptée pour les fluides à seuil.On a pu constater l'influence des conditions d'interface avec l'apparition d'une morphologie de lâchers de tourbillons simultanés et symétriques.
Author: Stephane Mossaz
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Les écoulements rampants, recirculants et instationnaires d'un fluide viscoplastique autour d'un cylindre ont été étudiés.Numériquement, les morphologies des écoulements, la localisation des zones rigides, les champs de contraintes et pression autour du cylindre ainsi que le coefficient de traînée, ont été déterminés sur un large domaine des nombres de Reynolds et d'Oldroyd.Expérimentalement, les fluides étudiés sont des gels de polymère Carbopol®. Le comportement élastoviscoplastique de ces gels a été modélisé par une loi d'Herschel-Bulkley adaptée. Le montage expérimental conçu et réalisé a été validé par l'étude de l'écoulement d'un fluide newtonien autour d'un cylindre et la mise en place d'une procédure adaptée pour les fluides à seuil.On a pu constater l'influence des conditions d'interface avec l'apparition d'une morphologie de lâchers de tourbillons simultanés et symétriques.
Author: Hamdullah Ozogul
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Ce travail de thèse concerne les écoulements de fluides à seuil de contrainte autour d'un obstacle cylindrique en milieu confiné avec une configuration d'écoulement de Poiseuille.Expérimentalement, un banc d'essai permettant d'obtenir un écoulement en continu dans un circuit fermé a été mis en place. Les régimes d'écoulement rampant, recirculant et instationnaire périodique ont été étudiés. De nouveaux résultats ont été obtenus avec un fluide newtonien et des solutions de Carbopol, polymère permettant de réaliser des fluides à seuil modèles utilisés en recherche et développement et dans l'industrie. Une caméra rapide et un éclairage plan laser a servi pour l'établissement d'images qui ont ensuite été traitées par PIV. Les champs de vitesses cinématiques, les morphologies d'écoulement et les paramètres critiques de transitions de régimes ont été déterminés.Numériquement, un modèle viscoplastique basé sur la loi de Herschel-Bulkley régularisée a été utilisé. Des résultats comme les morphologies d'écoulement, la localisation des zones rigides, les champs de vitesses ont été obtenus. Ceci a permis de comparer les différences entre les effets liés à la nature des gels de Carbopol et la modélisation viscoplastiques. Une étude spécifique sur le glissement à l'interface fluide-structure a également été réalisée avec l'utilisation d'un modèle de lubrification élasto-hydrodynamique.
Author: Dodji Léagnon Tokpavi
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Languages : fr
Pages : 166
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Ce travail de thèse aborde l'hydrodynamique régissant un grand nombre d'applications industrielles mettant en œuvre des fluides à seuil de contrainte. Il s'intéresse plus particulièrement à l'étude du problème de base de la mécanique des fluides que constitue l'écoulement d'un fluide autour d'obstacles cylindriques. Dans un premier temps, le domaine des grands nombres d'Oldroyd, peu abordé dans la littérature, a été examiné en s'intéressant plus particulièrement aux aspects cinématiques et dynamiques. Les effets d'inertie sont négligés. Le cas d'un seul obstacle cylindrique et celui de deux obstacles cylindriques en interaction ont été étudiés numériquement. Les résultats concernant les zones rigides, la stabilité, la couche limite viscoplastique ont été présentés en fonction du nombre d'Oldroyd. Expérimentalement, le cas du cylindre seul a été examiné par la mesure de la traînée et la caractérisation des champs de vitesses par vélocimétrie par image de particules. Le fluide à seuil de contrainte utilisé a été l'objet d'une caractérisation rhéométrique approfondie. Les résultats expérimentaux ont permis de comparer les effets de la nature élastoviscoplastique du gel utilisé aux résultats obtenus avec des lois viscoplastiques existantes. Dans un second temps, les effets d'inertie ont été pris en compte. Une étude expérimentale a été menée sur l'écoulement autour d'un obstacle cylindrique plongé dans une cuve tournante. Cette étude, complétée par une simulation numérique, a permis d'identifier l'influence de la plasticité, de la rhéofluidification et de l'élasticité sur le sillage derrière un obstacle cylindrique dans un fluide à seuil de contrainte. La zone de recirculation présente dans le régime laminaire stable et la transition entre ce régime et le régime laminaire avec détachement de tourbillons ont été spécialement examinées.
Author: Abdellah Maalouf
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Languages : fr
Pages : 276
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ETUDE EXPERIMENTALE DES PROPRIETES DE QUELQUES CORPS POREUX CONSOLIDES OU NON ET DE L'ECOULEMENT AUTOUR ET AU TRAVERS DE TROIS COQUES CYLINDRIQUES POREUSES. ETUDE THEORIQUE ET NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT CONFINE POUR DIFFERENTES CONDITIONS DE RACCORDEMENT. ETUDE PAR LE CALCUL ET L'EXPERIENCE DE L'ECOULEMENT LENT AU TRAVERS DE MILIEUX POREUX REPRESENTES PAR DIFFERENTES STRUCTURES DE TREILLIS DE CYLINDRES ET REGI PAR LES LOIS DE STOKES ET DE BRINKMAN. MISE EN EVIDENCE DE ZONES DE RECIRCULATION DANS CES MILIEUX
Author: N'Guessan Dominique Kouamela
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Pages : 229
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE EXPERIMENTALE DES ECOULEMENTS EN CHARGE, DE FLUIDES A SEUIL, DANS DES CONDUITES A SECTION CIRCULAIRE ET AU TRAVERS DE SINGULARITES PAR CHANGEMENT BRUSQUE DE SECTION. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS EFFECTUE LA CARACTERISATION RHEOMETRIQUE DU FLUIDE A SEUIL MODELE TRANSPARENT UTILISE. POUR LES EXPERIENCES DANS LESQUELLES IL EST UTILISE, CE FLUIDE EST CARACTERISE PAR UN COMPORTEMENT DE HERSCHEL-BULKLEY. NOUS AVONS ENSUITE DONNE UNE DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INSTALLATION EXPERIMENTALE ET DES PROCEDURES SPECIFIQUEMENT CONCUES POUR L'ETUDE DES ECOULEMENTS DES FLUIDES A SEUIL. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A L'ASPECT MECANIQUE DES ECOULEMENTS, EN MESURANT LES PERTES DE CHARGE EN REGIME ETABLI ET EN ETUDIANT LA CINEMATIQUE A L'AIDE DE VISUALISATIONS ET DE VELOCIMETRIE LASER. L'ETUDE DU COEFFICIENT DE FROTTEMENT EN FONCTION DU NOMBRE DE REYNOLDS GENERALISE ET DU PROFIL DES VITESSES EN CONDUITE, A MONTRE QUE LA LOI DE HERSCHEL-BULKLEY, QUI TIENT COMPTE DU SEUIL DE CONTRAINTE, ETAIT VALABLE POUR DECRIRE PARFAITEMENT LE COMPORTEMENT EN ECOULEMENT DE NOTRE FLUIDE A SEUIL MODELE. LES VISUALISATIONS NOUS ONT PERMIS ENTRE AUTRE D'ACCEDER A LA MORPHOLOGIE DES ECOULEMENTS SINGULIERS. AU VOISINAGE DU CHANGEMENT BRUSQUE DE SECTION, LE SEUIL CREE DES ZONES STATIQUES. EN ECOULEMENT DIVERGENT, LE SEUIL ET LA RHEOFLUIDIFICATION RETARDENT L'APPARITION DU TOURBILLON QUI NAIT A L'ENTREE DU DIVERGENT. DES COMPARAISONS ETABLIES AVEC LA MODELISATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS DE FLUIDES DE HERSCHEL-BULKLEY, MENEE EN PARALLELE AVEC L'ETUDE EXPERIMENTALE MONTRENT UN BON ACCORD. LES ROLES DE LA RHEOFLUIDIFICATION, DE L'INERTIE ET SURTOUT CELUI DU SEUIL QUI JUSQU'ICI EST ASSEZ MAL CONNU, ONT ETE IDENTIFIES, SUR LES PERTES DE CHARGE, AINSI QUE SUR LA CREATION ET L'EVOLUTION DES ZONES STATIQUES ET DES TOURBILLONS
Author: AMINE.. CHAMI
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Languages : fr
Pages : 157
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LE TRAVAIL DE THESE PRESENTE CONCERNE LA CARACTERISATION DE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN MOUVEMENT ACCELERE DANS UN FLUIDE AU REPOS ET LES DISSYMETRIES QUI EN DECOULENT. L'ETUDE EST EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE. UN CODE DE CALCUL FONDE SUR UNE METHODE PARTICULAIRE LAGRANGIENNE A ETE MIS AU POINT ET A PERMIS UNE ANALYSE FINE DU SILLAGE GENERE. LA VITESSE DES PARTICULES EST CALCULEE EN UTILISANT LA FORMULE DE BIOT-SAVART. LES RECOUPEMENTS DES RESULTATS SUR LES EFFORTS SUBIS PAR LE CYLINDRE A PERMIS LA CARACTERISATION DU SILLAGE PROCHE EN REGIME SUBCRITIQUE : INFLUENCE DE L'ACCELERATION SUR LA ZONE DE RECIRCULATION ET LA FORMATION DES TOURBILLONS. ON MONTRE QUE L'ANALYSE DE L'ORGANISATION DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES PERMET DE CARACTERISER LES INTERACTIONS CYLINDRE-SILLAGE. CE CODE DE CALCUL A ETE COMPLETE PAR UN SOLVEUR ACOUSTIQUE CALCULANT LA PRESSION DIFFUSEE PAR LE SILLAGE. LA RESOLUTION EST OBTENUE PAR UNE METHODE INTEGRALE APPLIQUEE A L'EQUATIONS DE HELMHOLTZ DE LA PRESSION.
Author: Jean Paul Bonnet (mécanicien)
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Languages : fr
Pages : 34
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Author: FABIRAMA.. NIANG
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CE TRAVAIL A POUR OBJET L'ETUDE NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE REPRESENTANT UN SYSTEME PORTANT. LE PROBLEME EST TRAITE PAR RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE. LA PARTICULARITE DE CETTE ETUDE REPOSE DANS LA NATURE NON-UNIFORME DE LA FONCTION DE COURANT, DUE A L'ASPIRATION DU FLUIDE A TRAVERS UNE ZONE DU CONTOUR DU CYLINDRE, ET LA PRESENCE D'UN VOLET RADIAL DE SEPARATION DES ECOULEMENTS INTRADOS ET EXTRADOS, FAISANT APPARAITRE UN POINT SINGULIER. LE MODELE NUMERIQUE UTILISE EST UN MODELE AUX DIFFERENCES FINIES D'ORDRE MIXTE 0(H2)/0(H4), COMBINE AVEC UN SCHEMA DE TYPE ADI. LA VECTORISATION ET L'OPTIMISATION DU CODE DE CALCUL SONT PRESENTEES COMME UNE PART SIGNIFICATIVE DE L'ENSEMBLE DU TRAVAIL. ON MET EN EVIDENCE LE CONTROLE DE LA COUCHE LIMITE PAR ASPIRATION, ET L'EVOLUTION DE CE CONTROLE EN FONCTION DU NOMBRE DE REYNOLDS, DONT L'INTERVALLE D'ETUDE EST 800
Author: Jean-Robert Clermont
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Languages : fr
Pages : 113
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RAPPEL DE LA DEFINITION DES ECOULEMENTS VISCOMETRIQUES DE NOLL; GENERALISATION AU CAS DES ECOULEMENTS DONT LE 3EME INVARIANT DU TENSEUR VITESSE DE DEFORMATION EST NUL (B::(3)=0). LOIS DE COMPORTEMENT DES FLUIDES SIMPLES. MISE EN EQUATION POUR UN ECOULEMENT MERIDIEN EN GENERAL, RELATIONS PARTICULIERES POUR L'ECOULEMENT DE POISEUILLE. APPLICATION AU CALCUL DE CONTRAINTES POUR LE MODELE COROTATIONNEL DE LE ROY-PIERRARD. ETUDE EXPERIMENTALE: CALCUL DE LA FONCTION CINEMATIQUE PHI (B::(2),O) A PARTIR DES DONNEES EXPERIMENTALES DE VITESSE ET DE PERTE DE CHARGE DE L'ECOULEMENT DE POISEUILLE. ETUDE CINEMATIQUE DU GONFLEMENT DE POLYMERES VISCOELASTIQUES ET D'HUILE A LA SORTIE D'UN ECOULEMENT DE POISEUILLE. ETUDE DE L'ECOULEMENT DANS UN CONVERGENT DE REVOLUTION COMPRIS ENTRE DEUX ECOULEMENTS DE POISEUILLE. CALCUL DES INVARIANTS B::(2) ET B::(3)
Author: Fiacre Ahonguio
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Languages : fr
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Book Description
De nombreuses applications industrielles mettent en jeu des fluides complexes qui possèdent souvent un seuil d'écoulement leur permettant de résister à des efforts finis sans s'écouler. Par ailleurs, ces fluides peuvent glisser aux parois lorsque les conditions interfaciales sont favorables. Toutes ces propriétés influencent leurs écoulements autour d'obstacles. Cette thèse se propose de comprendre ces écoulements dans le domaine où les vitesses d'écoulement sont telles que les effets inertiels peuvent être négligés devant les effets visqueux eux-mêmes faibles par rapport aux effets plastiques. Elle analyse l'influence de la vitesse et du glissement sur la force de traînée et les champs cinématiques générés par l'écoulement très lent et en régime permanent d'un fluide à seuil autour d'obstacles aux surfaces adhérentes ou glissantes. Les géométries considérées sont le disque, la sphère, le cône et la plaque plane. Le fluide utilisé a un comportement élasto-viscoplastique pouvant être décrit par les modèles de Herschel-Bulkley et de Hooke. Ce comportement a été caractérisé en volume et en présence de glissement par des mesures rhéométriques. Le nombre adimensionnel clé de l'étude est le nombre d'Oldroyd, ratio entre les effets plastiques et les effets visqueux, compris ici entre 10 et 200. Les mesures de forces de traînée ont montré qu'indépendamment de l'obstacle et des conditions interfaciales, le coefficient de traînée diminue avec le nombre d'Oldroyd et tend vers une valeur asymptotique. Cette valeur montre qu'au-delà d'un certain nombre d'Oldroyd, ce coefficient n'est plus gouverné par la vitesse mais dépend uniquement du seuil et de la surface caractéristique de l'obstacle. Elle permet de calculer un critère de stabilité pour lequel l'objet est maintenu en suspension. Les champs cinématiques déterminés par PIV ont permis de caractériser la forme et l'étendue des zones rigides et cisaillées. Les mesures de forces de traînée et de champs cinématiques ont permis de quantifier la contribution des contraintes normales et tangentielles dans la force de traînée totale. La présence de glissement aux parois de l'obstacle diminue significativement le coefficient de traînée et modifie la morphologie de l'écoulement en réduisant l'étendue des zones cisaillées. Une simulation numérique a été menée dans le cas de la plaque plane avec un modèle élasto-viscoplastique et un code à éléments finis avec points d'intégration Lagrangiens.
