EXTRACTION LIQUIDE LIQUIDE DANS UNE COLONNE A EFFET COUETTE





Comparaison des résultats de phase continue en maillage 2D et 3D

Lorsque nous augmentons le nombre de Reynolds, les effets des tourbillons apparaissent, comme le confirment les figures suivantes, et sont bien similaires dans les deux maillages utilisés. Dans les deux graphes suivants, le nombre de Reynolds est de 200, où l'on peut voir les tourbillons grâce à la vitesse axiale.
Pour la figure en 2D, nous n'avons pris qu'un tiers de la coupe afin de n'avoir qu'une paire de tourbillons, et la figure est en rotation de 90° par rapport aux figures habituelles afin de pouvoir comparer.


En revanche, la valeur de la vitesse axiale n'est pas la même dans les deux cas. La valeur de la vitesse axiale est supérieure dans le cas du maillage en 2 dimensions.

Par ailleurs les tourbillons, bien qu'ils aient la même allure à leur apparition, n'apparaissent pas au même nombre de Reynolds quand on utilise le maillage en deux ou trois dimensions. Avec le maillage 2D, la transition est observée pour un Reynolds de 75, alors que pour un maillage 3D celle-ci est maintenant observée pour un Reynolds de 135.



Trajectoires des gouttes

1.Cas laminaire, sans gravité, avec tourbillons

Entre les paires de tourbillons, et près du rotor, il apparaît une zone de basse pression. Cela s'explique physiquement par la zone d'«ouflow» Du fluide. C'est là que les gouttes ont tendance à s'accumuler. C'est ce qu'on voit sur les figures suivantes : la zone de basse pression se trouve en haut de la coupe (c'est-à-dire juste au dessus de l'endroit où la vitesse axiale près du rotor est positive, c'est-à-dire en jour sur la figure. Plus le nombre de Reynolds est élevé, plus les gouttes vont se regrouper dans cette zone.




Trajectoiredes particules, Re = 5000, sans gravité

2.Cas laminaire, avec gravité, avec tourbillons

Nous pouvons également ajouter la gravité. Deux effets sont alors en «compétition» : la flottabilité (i.e. la différence entre la poussée d'Archimède et la gravité), ainsi que l'effet de rotation autour de l'axe du cylindre. Comme les gouttes sont plus légères que l'acide nitrique, elles vont donc remonter.


Trajectoiredes particules, Re = 5000, avec gravité

3.Seuil où les gouttes ne remontent plus dans la colonne

Lorsque l'on augmente la vitesse de rotation (donc le nombre de Reynolds), il y a un seuil à partir duquel la poussée d'Archimède n'est plus suffisante pour faire remonter les gouttes. Les gouttes s'accumulent alors de nouveau près de la zone d'«outflow». Pour visualiser ces trajectoires, nous prenons le cloud model de Fluent, afin d'avoir des trajectoires moyennées. Nous avons trouvé que la valeur seuil du nombre de Reynolds est d'environ 2700.



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