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Languages: French
Types: Article
Subjects: Tomographie ultrasonore, Ecoulements de gaz en conduite, Champ de vitesse tridimensionnel, Temps de transit, Algorithme de reconstruction, Modèles de propagation des ultrasons à travers un milieu dispersé, Caractérisation par ultrasons, Ecoulements diphasiques, Taille de gouttes, Titre liquide, 532, Ultrasonic tomography, Gas flow in pipe, Three-dimensional velocity profile, Transit time, Algorithm of reconstruction, Models of ultrasonic propagation in a dispersed medium, Ultrasonic characterization of a wet gas flow, Droplets size, Fraction of liquid in the gas
La première partie de la thèse concerne les écoulements de gaz sec et poursuit un travail d'une première thèse (Demolis, 1997) sur le développement d'un système de tomographie ultrasonore. Au-delà des possibilités d'un simple débitmètre, la tomographie ultrasonore permet de reconstituer le champ dynamique tridimensionnel d'un écoulement dans une section de conduite cylindrique. Les différences de temps de vol des ondes ultrasonores mesurées entre capteurs disposés autour de la conduite sont utilisées dans un algorithme algébrique itératif afin de remonter aux trois composantes de la vitesse. Cette méthode a été testée avec succès pour mesurer le champ de vitesse 3D d'écoulements d'air calibrés. L'information globale sur le champ dynamique obtenue dans toute une section de conduite donne la possibilité de déterminer les perturbations du profil de vitesse (taux de dissymétrie, intensité de la rotation de l'écoulement). Ce système de mesure non intrusif constitue donc un outil de diagnostic d'écoulement. Une seconde partie a consisté à appliquer des techniques ultrasonores dans le but de caractériser les écoulements diphasiques de gaz humide en conduite (écoulements de type brouillard avec une fraction volumique liquide faible), écoulements présents en sortie de puits d'exploitation du gaz naturel. Une recherche bibliographique a permis d'étudier des modèles de propagation des ondes ultrasonores à travers un milieu diphasique dispersé. Dans la littérature, ces modèles sont développés pour des suspensions de particules solides dans un liquide ou pour des écoulements à bulles. Nous les avons étendus aux écoulements de gaz humide en les validant expérimentalement. À l'aide de ces modèles, les mesures de la vitesse du son et de l'atténuation des ultrasons (avec une méthode multi-fréquence) à travers ce brouillard en écoulement permettent de déduire les valeurs moyennes du titre (fraction liquide) et de la taille des gouttelettes dans l'écoulement diphasique. The first part of the thesis deals with gas flows and corresponds to the continuation of a past thesis (Demolis, 1997) about the development of an ultrasonic tomography device. Beyond possibilities of simple flowmeters, ultrasonic tomography allows to reconstruct the three-dimensional velocity field over a circular pipe cross section. The differences of transit times between transducers distributed around the pipe are used in an iterative algebraic reconstruction algorithm in order to reconstruct the three velocity components. This experimental method has been tested successfully to quantify the 3D velocity field of various flows (fully developed, asymmetric and swirling air flows). The ultrasonic tomography is a non-intrusive technique and the complete device is a diagnostic tool of a dry gas flow in a pipe. The second part consists in applying ultrasonic techniques in order to characterize wet gas flows (multiphase flows in mist regime and composed of a weak fraction of liquid in the gas). We can find this type of flow in the oil and gas production upstream area. A bibliographical research allows studying the theoretical propagationof ultrasonic waves through a dispersed medium. In the literature, the resulting models are generally developed for solid particles suspended in a liquid or bubbles flows. In this work, we have extended the theory to wet gas flows and validated it experimentally. By using these models, the measurements of the velocity of sound and the absorption of ultrasounds through the wet gas (with a multi-frequency method) permit to determine the mean liquid fraction and the droplet size in the multiphase dispersed flow in a pipe.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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