Présentation du projet

Modélisation d'un écoulement diphasique en micro gravité

 

 

Introduction

  Les applications des écoulements diphasiques et les méthodes de transfert de chaleur pour les environnements en micro gravité incluent le contrôle et le design de boucle de refroidissement pour satellites. Ces systèmes font intervenir des réfrigérants comme le R114 ainsi que des écoulements diphasiques eau-air.

L'utilisation de fluides diphasiques présente de nombreux avantages comme des masses et volumes embarqués plus faibles ainsi qu'un coût de fonctionnement moindre par rapport à un système monophasique.

  Ces systèmes à plusieurs phases en micro gravité sont connus pour se comporter différemment qu'en présence de gravité terrestre, différences notamment dUes à l'absence de force de flottabilité en raison de  faible gravité. Ceci fausse les tests portant sur l'efficacité de tels systèmes réalisés à Terre et peut ainsi entraîner des risques techniques. Les modèles actuels ne parviennent pas à prédire les transitions d'écoulement qui revêtent une importance capitale pour le calcul de transfert de chaleur ainsi qu'à évaluer la fraction de vide et les pertes de charge.

  L'influence de la gravité sur les mécanismes d'écoulement de fluides diphasiques et les pertes de pression associées doit être comprise afin de développer des systèmes robustes de contrôle thermique actifs.

  Les données expérimentales sont obtenues grâce à des vols paraboliques ou à des lâchers de tours où le fluide se trouvent en conditions de micro gravité pour quelques secondes. Les difficultés de mise en oeuvre et de reproductibilité expliquent le nombre relativement faible de données. 

  Nous nous concentrerons dans cette étude tout d'abord sur l'estimation de pertes de charges en utilisant différents modèles. Dans un second temps, nous travaillerons sur la calcul du coefficient de transfert en se basant sur les corrélations de Kandlikar, Gungor et Winterton, Schrock et Grossman ou bien sur la corrélation de Chen, en fonction du régime d'ébullition.

  Dans le cadre de notre travail, nous nous focaliserons principalement sur les écoulements annulaires, car ce sont ceux qui sont rencontrés dans la boucle de refroidissement du satellite.