EXTRACTION LIQUIDE LIQUIDE DANS UNE COLONNE A EFFET COUETTE





Résultats RANS avec le logiciel Fluent

Les résultats étudiés pour la simulation RANS sont:



Résultats DNS avec le logiciel Jadim

Du fait de la nature même de résolution DNS, un traitement statistique des résultats a dû être effectué pour obtenir des résultats moyens. Les résultats suivants ont été principalement étudiés:



Résulats LAGRANGIEN avec le logiciel Fluent

Dans cette partie nous avons visualisé la trajectoire des gouttes de la phase dispersée.

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Conclusion

L'hydrodynamique dans une colonne à effet Couette a été étudiée; le comportement de l'écoulement a été observé pour une gamme de nombre de Reynolds permettant de se placer dans les deux régimes, laminaire et turbulent.
Les simulations numériques reprennent la géométrie adoptée dans un article de référence où une caractérisation expérimentale de l'appareil a été faite, chose qui nous a servi de base pour la validation de certains résultats.
L'apparition des premières instabilités a été observée en utilisant une approche RANS basée sur le modèle k-ε implémenté dans le code de calcul numérique Fluent. Pour cela, un maillage bidimensionnel avec des conditions de symétrie sur les bords du domaine a été considéré en adoptant l'hypothèse d'axi-symétrie.
Une simulation directe (DNS) utilisant le code JADIM développé à l'IMFT, a été menée en parallèle en vue de comparaison des résultats avec l'approche précédente, l'approche RANS. Les simulations ont été effectuées en régime turbulent, lequel régime correspond aux conditions de fonctionnement que l'équipe du CEA voulait explorer. L'hypothèse d'axi-symétrie n'étant plus valable dans ce régime, un maillage 3D a été mis en place avec des mailles raffinées sur les parois des cylindres interne et externe de la colonne. Une analyse statistique basée sur les champs instantanés simulés a été également considérée. Les résultats des deux approches décrites ci dessus ont permis la visualisation des rouleaux de Taylor, aux quels vient se superposer la turbulence pour les grands nombres de Reynolds. Le but étant de tester deux approches différentes, les résultats obtenus via Fluent et JADIM ont été comparés sur la base d'une grandeur macroscopique qui est le couple de frottement sur le cylindre interne ainsi que sur la base des champs de vitesse et d'énergie cinétique dans le domaine.
Il s'est donc avéré que bien que les deux approches semblent représenter globalement bien le comportement de l'écoulement dans l'appareil : rouleaux de Taylor, turbulence..certains divergences sont présentes au niveau de la répartition de l'énergie cinétique. Enfin, une approche lagrangienne au niveau de la phase dispersée a été considéré afin de simuler le comportement de gouttes dans l'écoulement en utilisant le code de calcul Fluent. Pour ce faire, un maillage 3 D a été effectué et les trajectoires des gouttes ont été simulées pour différents nombre de Reynolds.
La superposition d'un faible écoulement axial dans la colonne est envisagée afin de voir l'impact que ça aurait sur les structures de l'écoulement. Une stabilisation des rouleaux de Taylor en est, selon certaines publications, une conséquence.

BEI EP 2008/2009  - ENSIACET / ENSEEIHT - Département "Hydraulique et Mécanique des Fluides"