BEI / Vincent Bizouard et Anne Bruyat

Ecoulements monophasiques et multiphasiques dans des garnissages structurés

Simulations non-périodiques à plusieurs éléments

La série de simulations sur un élément périodique n'a pas été concluante.
Les simulations décrites ici proposent de modéliser l'écoulement du solvant sur plusieurs éléments. On s'affranchit alors de la condition de périodicité qui semble poser des problèmes, tandis que le nombre d'éléments offre un domaine numérique suffisant pour que l'écoulement s'établisse et pour que la périodicité d'un élément à l'autre puisse être vérifiée.
Le maillage utilisé ici a été fourni par Ludovic Raynal, notre coordinateur IFP, qui l'avait déjà testé.

Paramétrage

Maillage

Le domaine de simulation est nettement supérieur à ceux traités jusqu'ici. En effet s'ajoute aux multiples éléments maillés un réservoir d'où provient le fluide.

Ce réservoir permet notamment de contrôler précisément le débit souhaité le long des éléments de garnissage structurés, contrairement au cas précédent. Il est réalisé de manière à ce que l'écoulement s'établisse ensuite le long d'une plaque plane horizontale, avant que le fluide ne s'écoule dans le garnissage. Les effets dûs à l'entrée du fluide sont ainsi réduits, ce qui permet d'observer rapidement un comportement périodique du fluide entre les éléments.



  • Maillage



  • Maillage : zoom sur le premier élément

  • Etant donné la taille du domaine, le maillage est moins fin qu'il ne l'était pour les précédents cas simulés. Il est raffiné près des parois, ainsi qu'à l'angle entre la plaque plane horizontale et la première corrugation. De plus, des contraintes de temps de simulation ont contribué au fait que le maillage ne soit pas raffiné.


    Validation

    Film collé à la paroi

    Pour un rapport a/β de 8,48 et un Reynolds de 33,2, on obtient un écoulement qui colle à la paroi :


  • Ecoulement collé à la paroi, a/β=8,48, Re=33

  • Ecoulement avec recirculation

    Pour un rapport a/β de 1,57 et un Reynolds de 40, on obtient un écoulement de fluide avec recirculation :


  • Ecoulement avec recirculation, a/β=8,48, Re=33

  • Ecoulement avec recirculations au coin et le long de la paroi

    Pour un rapport a/β de 2 et un Reynolds de 30, on obtient un écoulement de fluide avec des petites recirculations (juste après le coin supérieur, et dans le coin inférieur) :


  • Ecoulement avec petites recirculations, a/β=2, Re=30



  • On considère le modèle comme validé : il est capable de donner des résultats physiques, en un temps raisonnable (une douzaine d'heure par calcul).
    On s'efforce donc de tester plusieurs cas pour plusieurs angles, afin de tracer une carte de configuration et de tester l'influence de l'angle de corrugation sur le seuil de déclenchement de la recirculation.

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