résultats et comparaison

 

RESULTATS DE Simulations

Nous avons réalisé les simulations sous fluent en utilisant les modèles de turbulence que nous avons décrit ci haut.

Nous avons effectué les simulations que nous allons présenter ci-dessous qu’avec le maillage Tetra car il y’a eu plusieurs erreurs lors de l’exportation du maillage Hexa et faute de temps nous avons pas pu investigué suffisamment sur l’origine de l’erreur.

Comme première simulations nous avons d’abord vérifié que l’hydrodynamique dans l’appareil est vérifiée (figure ci dessous) en utilisant les données du cas 1 (tableau des valeurs expérimentales de HSIEH)

Simulations avec modèle RSM (durée 4h)      Simulations avec le modèle RNG (durée 2h)

Nous voyons bien que le profil de vitesse correspond bien à celui d’un hydrocyclone, en effet nous remarquons des zones de vitesse plus élevée que la vitesse d’entrée et que l’écoulement n’est pas symétrique. D’autre part, nous voyons que les  profils donnés par ces deux modèles sont quasiment identiques mais les durées de simulations diffèrent du simple au double.

De ce fait, nous avons poursuivi nos simulations avec le modèle RNG.

Comparaison du taux de Partage dans le cas de l’eau

Nous avons ensuite réalisé les simulations en utilisant les données du tableau pour comparer le partage de l’eau entre la surverse et la sous verse (cas 1 2 3 du tableau des valeurs). Les résultats sont présentés dans le tableau suivant.

CAS1

 

HSIEH WS (%)

BEI WS (%)

Feed (Kg/min)

66,99

 

 

Underflow (kg/min)

3,27

5

10

Overflow (kg/min)

63,72

95

90

CAS2

 

HSIEH WS

BEI WS

Feed (Kg/min)

53,49

 

 

Underflow (kg/min)

3,22

6

10

Overflow (kg/min)

50,27

94

90

CAS3

 

HSIEH WS

BEI

Feed (Kg/min)

42,78

 

 

Underflow (kg/min)

2,86

7

10

Overflow (kg/min)

39,92

93

90

Nous remarquons que, d’après les résultats de ce tableau, le taux de partage de l’eau est quasiment vérifié mais selon les différents cas simulés les résultats sont quasiment identiques.

Et nous nous sommes poser la question de savoir si cela est dû au modèle utilisé ou à la qualité de maillage.

Faute de temps, nous n’avons pas pu investigué suffisamment sur le problème.

 

Comparaison des vitesses axiale et tangentielle

Pour la comparaison des vitesse axiale et tangentielle expérimentales (données de Hsieh), nous avons récupérés les valeurs de ces deux vitesse à 60 mm de hauteur d’hydrocyclone pris depuis le haut de l’hydrocyclone et nous avons réalisé sur un même graphe (figure) le tracé des courbes de vitesse en fonction de la distance de l’air core à la parois interne de l’hydrocyclone.

Profil de vitesse  axiale à 60 mm de hauteur de l’hydrocyclone

Profil de vitesse  tangentielle à 60 mm de hauteur de l’hydrocyclone

Nous remarquons que nos profils de vitesse sont nettement plus faibles que ceux donnés par l’expérience (Hsieh). Ces faibles vitesses signifient que l’hydrocyclone modéliser effectue la  séparation des phases mais que les vitesses ne sont pas suffisantes pour que cette séparation soit meilleure. Nous avons une fois de plus attribuer ces écarts soit à l’utilisation des modèles dans Fluent ou à la qualité du maillage mais comme nous l’avons dit ci haut le temps de réalisation et d’investigation a été très court et nous n’avons pas pu faire des investigation plus poussées.

Comparaison des courbes de partage en régime dilué en solide

Après avoir effectué les simulations avec l’eau, nous avons réalisé les simulations avec un mélange chargé en solide (cas 7 du tableau des valeurs expérimentales de HSIEH). Nous avons, sous Fluent et avec le modèle RNG, effectué différentes simulations avec différentes tailles de solide et nous avons reporté sur le graphique (graphe ci dessous) la répartition en solide dans la sousverse (underflow) en fonction de la taille des particules puis nous avons comparé nos résultats aux données expérimentales.

Courbe de partage en particule solide pour un titre massique de 4.88 % à l’entrée

Nous remarquons que nos résultats sont nettement plus faibles que ceux de l’expérience. En effet d’après les données expérimentales les particules de tailles supérieures à 30 mm sortent quasiment toutes dans la sousverse alors que dans notre cas 90% de ces particules sortent à lasurverse.

Ce résultat ne nous étonne pas car la très faible valeur de notre profil de vitesse tangentielle implique que la séparation entre les deux fluides (solide et liquide ) n’est pas suffisante et la force centrifuge responsable de cette séparation est tellement faible que nos particules sont entraînées avec le liquide.

Nous pensons que la réduction de section libre à la sousverse pourrait être l’origine de ces écarts mais d’autres parts les auteurs ont réalisé leur expérience avec la section à la sousverse beaucoup plus réduite et les résultats n’étaient pas très differents des données expérimentales.

Nous aurions bien voulu, si le temps le permettait effectué les simulations en réduisant ou en supprimant le diamètre de l’air core ce qui nous aurait peut être permis de localiser précisément le problème.