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Distribution d’interfaces dans les écoulements gaz-liquide en conduite.

7 avril 2015

Distribution d’interfaces dans les écoulements gaz-liquide en conduite.

Thèse Auriane Audouin

Vendredi 29 Mai 2015 à 10h30 - Amphithéâtre Nougaro

Sous réserve d’autorisation de soutenance par les rapporteurs

Résumé :

Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une collaboration entre l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) et la société TOTAL S.A. et se compose de deux parties. La première fournit une description fine de la couche liquide dans le cas des écoulements stratifiés avec et sans atomisation. L’analyse des mesures réalisées à
partir de deux techniques d’imagerie haute-cadence (fluorescence induite par laser et ombroscopie) a permis de quantifier l’effet des nombres de Reynolds superficiels pour le gaz et le liquide sur les hauteurs de liquide, le holdup ainsi que les caractéristiques des vagues (vitesse de propagation, hauteur, etc…). Les résultats expérimentaux présentés sont ensuite utilisés pour obtenir une prédiction des pertes de charge dans la conduite à partir des équations de conservation de la quantité de mouvement du gaz et du liquide.

La seconde partie concerne les caractéristiques (tailles et vitesses) des gouttelettes issues d’une vague isolée. Celles-ci sont comparées aux distributions obtenues pour le régime stratifié naturellement atomisé au cours d’une thèse précédente (S. Boulesteix,2010). Nous nous plaçons pour cela en régime stratifié sans atomisation pour lequel une vague isolée, seule source d’atomisation dans la conduite est créée. Cette dernière est induite par une augmentation ponctuelle du débit liquide. Nous avons montré que les distributions de tailles des gouttelettes issues d’une vague isolée sont bien décrites par une loi lognormale, contrairement à celles pour les gouttelettes issues d’écoulements stratifiés avec atomisation naturelle qui suivent une loi de Fréchet. Cette différence est le résultat de l’accumulation des petites gouttes dans la phase dispersée dans le cas multi-vagues, les petites gouttes étant transportées sur de longues distances par le gaz avant de se redéposer. Par contre, les distributions de vitesses présentent des caractéristiques très similaires dans les deux configurations. Les distributions de vitesses horizontales des gouttelettes issues d’une vague isolée ont une forme similaire à celles obtenues dans le cas du régime naturellement atomisé et peuvent être décomposées en deux parties. La première est une composante gaussienne formée par les gouttelettes ayant été accélérées par
l’écoulement de gaz et suivant ses fluctuations. La seconde est une composante résiduelle au niveau des faibles vitesses horizontales composée de gouttelettes qui sont en train d’être accélérées par le gaz. De plus, dans les deux régimes, on observe des distributions de taille identiques pour les gouttelettes ayant des vitesses verticales positives (2/3 des gouttelettes) et négatives.

Composition du jury :

  • directeurs de thèse : Mme ERN Patricia et Mr CHARRU François
  • rapporteurs : Mr LIMAT Laurent et Mr LUSSEYRAN François
  • examinateurs : Mr BELT Roel, Mr LUCK Francis, Mr LINE Alain, Mme  MERGUI Sophie

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