Partenaires

CNRS INPT UPS



Rechercher

Sur ce site


Accueil > Publications du laboratoire > Thèses et HDR > Thèses et HDR 2012 > Etude numérique de la réduction de traînée par injection de bulles en écoulement de Taylor-Couette

Etude numérique de la réduction de traînée par injection de bulles en écoulement de Taylor-Couette

28 janvier 2013

Résumé :

La thèse porte sur l’étude de la réduction de traînée par injection de bulles. La réduction de traînée présente un intérêt pour les applications navales puisqu’elle est issue d’une modification des structures cohérentes qui contribuent le plus à la résistance à l’avancement. Le but de cette étude est d’analyser les mécanismes à l’origine de cette diminution du frottement pariétal. L’approche utilisée dans le cadre de cette étude est numérique, elle emploie le code JADIM par une approche Euler-Lagrange : la phase continue est simulée par Simulation Numérique Directe et la phase dispersée est simulée en suivant individuellement chaque bulle. La configuration retenue dans le cadre de cette étude est celle de l’écoulement de Taylor-Couette (écoulement compris entre deux cylindres en rotation). Dans la première partie de la thèse, on s’attache à adapter l’outil numérique employé, afin de pouvoir prendre en compte le retour de la phase dispersée sur la phase continue via des termes de forçage dans les équations bilan de matière et de quantité de mouvement. Dans la deuxième partie de la thèse on étudie l’écoulement porteur en configuration monophasique, afin de disposer d’une référence sur l’écoulement non perturbé. On peut décomposer l’écoulement en trois contributions : un écoulement azimutal principal, des rouleaux contrarotatifs de Taylor de grande échelle, et des fluctuations turbulentes de petite échelle. La troisième partie de la thèse a pour objectif d’étudier la dispersion passive des bulles dans cet écoulement, afin d’analyser les mécanismes de migrations mis en jeu. On constate que cette migration résulte de l’influence des trois contributions de l’écoulement, ainsi que des effets de flottabilité : la rotation du cylindre intérieur induit une attraction vers le cylindre interne, la rotation des cellules de Taylor induit une attraction au cœur des rouleaux, et les bulles montent dans le domaine sous l’effet de la flottabilité. Ces mécanismes sont en concurrence, et la turbulence de petite échelle tend à diminuer l’attraction au cœur des rouleaux. Enfin la dernière partie de la thèse a pour objectif d’étudier l’influence des bulles sur l’écoulement porteur en analysant l’effet de certains paramètres, notamment le taux de vide et la flottabilité. On constate alors qu’une modification du frottement pariétal peut être induite par la présence des bulles, et on observe une différence de comportement entre les cylindres intérieur et extérieur.

Dans la même rubrique :