Modélisation Stochastique Du Dépôt de Particules Colloïdales Sur Des Parois Rugueuses Dans Un Écoulement Turbulent PDF Download
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Author: Christophe Henry
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 198
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Book Description
The aim of this PhD work is to develop physical models aiming at simulating particulate fouling (i.e. the accumulation of inorganic colloidal particles on surfaces) in turbulent flows in the framework of stochastic Lagrangian methods. In the first part, a new model for the calculation of particle-surface interactions including the effects of surface roughness is presented. This model is first validated on simple test-cases and the influence of surface roughness on the overall interaction is analysed. This model is then coupled with a model for particle transport in a turbulent flow. Numerical results obtained for particle deposition are found to be in line with measurements. The second part of this work is devoted to the extension of the particle-surface interaction model for the calculation of adhesion forces, accounting for both surface roughness and electrostatic forces. Numerical predictions are in good agreement with experimental data on adhesion forces. Furthermore, this model is coupled with a model for particle resuspension and numerical results obtained are shown to compare well with some available experiments. In the third part of this work, the particle deposition model is extended to simulate the accumulation of particles on a surface through the introduction of particle-particle interactions in the particle-surface interaction. Numerical results are in qualitative agreement with available experimental data, and highlight the ability of the model to reproduce a complete blockage.This study underlines the necessity to account for the coupling between particle-fluid, particle-surface and particle-particle interactions to simulate particulate fouling.
Author: Christophe Henry
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Category :
Languages : en
Pages : 198
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Book Description
The aim of this PhD work is to develop physical models aiming at simulating particulate fouling (i.e. the accumulation of inorganic colloidal particles on surfaces) in turbulent flows in the framework of stochastic Lagrangian methods. In the first part, a new model for the calculation of particle-surface interactions including the effects of surface roughness is presented. This model is first validated on simple test-cases and the influence of surface roughness on the overall interaction is analysed. This model is then coupled with a model for particle transport in a turbulent flow. Numerical results obtained for particle deposition are found to be in line with measurements. The second part of this work is devoted to the extension of the particle-surface interaction model for the calculation of adhesion forces, accounting for both surface roughness and electrostatic forces. Numerical predictions are in good agreement with experimental data on adhesion forces. Furthermore, this model is coupled with a model for particle resuspension and numerical results obtained are shown to compare well with some available experiments. In the third part of this work, the particle deposition model is extended to simulate the accumulation of particles on a surface through the introduction of particle-particle interactions in the particle-surface interaction. Numerical results are in qualitative agreement with available experimental data, and highlight the ability of the model to reproduce a complete blockage.This study underlines the necessity to account for the coupling between particle-fluid, particle-surface and particle-particle interactions to simulate particulate fouling.
Author: Clara Martineau
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ce travail concerne la généralisation d'un modèle de dépôt de particules. La première partie présente l'approche de modélisation adoptée pour simuler le dépôt de particules colloïdales et traite du raccord entre le Modèle de Langevin Généralisé qui calcule le transport des particules dans le coeur de l'écoulement et le Modèle de Proche Paroi (MPP) destiné au voisinage de la paroi. Le raccord est assuré par l'équilibre du flux de particules traversant l'interface entre les modèles. La validation est assurée par le passage en particules fluides en vérifiant que le raccord est valable dans le cas limite du fluide. Ce travail a donné lieu à des développements théoriques et numériques sur les statistiques conditionnées d'une particule traversant une interface. Des calculs de dépôt de particules montrent que le MPP reproduit correctement les résultats expérimentaux pour des écoulements isothermes. Dans un écoulement non isotherme, les particules peuvent faire l'expérience du phénomène de thermophorèse (qui est le mécanisme de déplacement des particules induit par un gradient de température) qui peut considérablement influencer le dépôt de particules. Nous avons choisi de modéliser la thermophorèse dans le MPP. Nous étudions d'abord la thermophorèse en milieu gazeux car elle est très bien expliquée par la théorie cinétique des gaz. L'étude de la thermophorèse en milieu liquide est plus ardue car elle ne dispose pas encore de théorie unifié ni de travaux expérimentaux qui étudient ce phénomène. La dernière partie est consacrée à la prise en compte du phénomène de thermophorèse en liquide dans le MPP. Cette étude fournit de nouveaux résultats numériques de dépôt en milieu liquide.
Author: N'Dri Arthur Konan
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Category :
Languages : fr
Pages : 33
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Les interactions particules-paroi constituent un important mécanisme partiellement compris dans le cadre des écoulements turbulents diphasiques confinés et à inclusions dispersées. Pour les particules inertielles dont le mouvement est fortement influencé par les rebonds avec la paroi, la bonne prise en compte de ces interactions est cruciale pour une prédiction correcte des propriétés statistiques de l'écoulement. Une première étape à la compréhension des interactions particules/paroi a été de considérer des parois lisses. Cette hypothèse a permis non seulement l'élaboration de base de données de référence, mais aussi la mise en exergue des mécanismes intervenant au cours de ces rebonds et a conduit au développement de modèles eulériens pour les parois lisses (Sakiz & Simonin, 1999). Des investigations expérimentales récentes (Kussin & Sommerfeld, 2004 ; Benson et al., 2005) en canal montrent d'importantes modifications des propriétés statistiques de la phase dispersée d'un écoulement turbulent gaz-particules en raison de la rugosité des parois. Pour modéliser les collisions de particules avec une paroi rugueuse, le mécanisme de "Shadow Effect" proposé par Sommerfeld & Huber (1999), est le modèle lagrangien le plus satisfaisant en comparaison avec l'expérience. Dans le cadre de cette thèse, sa mise à contribution pour la dérivation de conditions aux limites eulériennes à la paroi s'est heurtée à un problème de fermeture lié aux très grands nombres de particules rasantes après le rebond, générées par ce modèle. [...]
Author: Mikaël Mohaupt
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 145
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Book Description
Ce travail de thèse porte sur la modélisation et la simulation numérique de la collision et l'agglomération de particules colloïdales dans un écoulement fluide turbulent par une nouvelle méthode. Ces particules sont sensibles dans une même mesure aux effets brownien et turbulent. La première partie du travail concerne la modélisation du phénomène physique,allant du transport des particules jusqu'à la modélisation des forces d'adhésion physico-chimiques en passant par l'étape cruciale qui est la détection des interactions entre les particules (collisions). Cette détection des collisions est dans un premier temps étudiée par rapport aux algorithmes classiques existants dans la littérature. Bien que très efficaces dans le cadre de particules soumises à l'agitation turbulente, les conclusions de cette partie exposent les limites des méthodes existantes en termes de coûts numériques, pour le traitement d'un ensemble de colloïdes soumis au mouvement brownien. La seconde partie du travail oriente alors les travaux vers une vision novatrice du phénomène physique considéré. Le caractère diffusif aléatoire est alors considéré d'un point de vu stochastique, comme un processus conditionné dans l'espace et dans le temps. Ainsi, une nouvelle méthode de détection et de traitement des collisions de particules soumises exclusivement à un mouvement diffusif est présentée et validée, exposant un gain considérable en termes de coûts numériques. Le potentiel de cette nouvelle approche est validé et ouvre de nombreuses pistes de réflexion dans l'utilisation des méthodes stochastiques appliqués à la représentation de la physique.
