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Languages: French
Types: Article
Subjects: Goutte, Evaporation, Conduction thermique, Technique Arc-en-ciel, Technique de Fluorescence Induite par Laser, Multi-composant, Méthode de Quadrature des Moments, 621.042, Droplet, Vaporization, Thermal conduction, Rainbow technique, Laser induced Fluorescence technique, Multi-component, Quadrature Method of Moments
Dans le cadre de l'étude des écoulements diphasiques gaz-liquide, très présents dans les systèmes propulsifs, les réacteurs nucléaires ou les conduites utilisées pour l'extraction et le transport des produits pétroliers, l'évaporation des gouttes apparaît au coeur de la modélisation physique des phénomènes. Devant le besoin engendré par le développement d'outils de simulation numérique toujours plus performants, l‘enjeu de la thèse était double. Il s'agissait à la fois de contribuer à la validation expérimentale des modèles d'évaporation, mais aussi de proposer de nouvelles méthodes numériques permettant la prise en compte de la composition des gouttes dans les codes de calcul. La validation expérimentale s'est focalisée sur l'étude de la conduction thermique dans les gouttes en évaporation. Le couplage de deux techniques de mesure de température, la Fluorescence induite par Laser et l'Arc-en-ciel, a ainsi permis d'obtenir des premières estimations de gradients thermiques dans les gouttes. Les campagnes de mesure réalisées ont également contribué au développement de ces techniques grâce à la coopération avec différents laboratoires travaillant à leur mise au point. Des méthodes numériques ont ensuite été adaptées à la problématique de l'évaporation multi-composant pour permettre la modélisation de la composition des gouttes dans les codes de calcul. La méthode de Quadrature des Moments qui offre un compromis intéressant entre coût de calcul et précision a été retenue en raison de certaines propriétés intéressantes de robustesse. Ces propriétés ont été étudiées et démontrées dans le cas de la modélisation de l'évaporation multi-composant. Par ailleurs, cette méthode a permis de résoudre le cas difficile de la condensation d'un composant volatil sur la goutte, une configuration sur laquelle se heurtent les autres méthodes qui présument la forme de la fonction de distribution associée à la composition de la goutte. Within the framework of two-phase flow modelling, the droplet vaporization phenomena is a central issue for various systems, like propulsion engines, nuclear reactors or pipe systems used for gas and petroleum extraction. in view of simulation tools growing capacity, the development of both experimental validations and numerical methods is challenging to improve the physical modelling. The experimental issue studied in this thesis focuses on thermal conduction in vaporizing droplets. The coupling between two experimental techniques, the Rainbow refractometry and the Laser Induced Fluorescence thermometry, has allowed to measure thermal gradients inside vaporizing droplets. The measurement tests have also contributed to improve these techniques in close collaboration with research laboratories working on the same project. Then, numerical methods have been studied to implement multi-component droplet vaporization models in industrial codes. The Quadrature Method of Moments has been chosen to describe the droplet composition, owing to its outstanding properties for numerical robustness. These features have been studied and proved in case of multi-component droplet vaporization modelling. Furthermore, this method has provided a solution to the tricky problem of vapor condensation on the droplet surface, 'a difficult configuration for others methods witch assume the mathematical form of the droplet composition PDF.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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