CE TRAVAIL DE THESE EST CONSACRE A L'ETUDE D'ECOULEMENTS EN CONDUITE AVEC TRANSFERT DE MASSE ET DE CHALEUR. ON CONSTRUIT D'ABORD UN MODELE MONOPHASIQUE QUI TIENT COMPTE DE LA GEOMETRIE DE L'INSTALLATION INDUSTRIELLE (TUBES VERTICAUX DESCENDANTS ET ASCENDANTS). L'APPORT DE CHALEUR EST UNE DONNEE EXPERIMENTALE. LES VARIABLES PHYSIQUES SONT CALCULEES NUMERIQUEMENT LE LONG DE L'ECOULEMENT, ET REPRESENTEES GRAPHIQUEMENT. AINSI A PARTIR DES CONDITIONS A L'ENTREE, NOUS POUVONS CONNAITRE L'EVOLUTION DES VARIABLES PHYSIQUES LE LONG DU TUBE. DANS UN SECOND TEMPS, APRES AVOIR DONNE QUELQUES DEFINITIONS CONCERNANT LES ECOULEMENTS DIPHASIQUES ET LE FORMALISME QUI CONDUIT A L'ECRITURE DES EQUATIONS, NOUS PRESENTONS UN MODELE TENANT COMPTE DE LA PHYSIQUE PARTICULIERE DE L'ECOULEMENT CONSIDERE. LA MODELISATION DE CERTAINS TERMES A ETE FAITE: ON A PU AINSI DONNER UNE EXPRESSION DE LA DENSITE DE FORCE INTERFACIALE DANS LE CAS OU IL Y A UN TRANSFERT DE MASSE ET DE CHALEUR. ENSUITE UN MODELE DIPHASIQUE UNIDIRECTIONNEL (D-U) A ETE CONSTRUIT. L'ETUDE NUMERIQUE DE CE MODELE EN SITUATION STATIONNAIRE EST FAITE DANS LES DEUX CAS SUIVANTS: SANS TRANSFERT ET AVEC TRANSFERT DE MASSE DE CHALEUR. NOUS AVONS SIMULE PLUSIEURS ECOULEMENTS EN FONCTION DES PARAMETRES QUE SONT LA CONCENTRATION INITIALE DES BULLES, LE DIAMETRE DES BULLES, LE COEFFICIENT DE FROTTEMENT A LA PAROI ET LE PARAMETRE INTERVENANT DANS L'EXPRESSION DE LA FORCE DE MASSE AJOUTEE. L'INFLUENCE DE CES PARAMETRES SUR L'EVOLUTION DES VARIABLES PHYSIQUES LE LONG DE LA CONDUITE A ETE ETUDIE. LE MODELE DIPHASIQUE (D-U) A MONTRE SES LIMITES POUR DES BULLES DE PETITE TAILLE. DE PLUS CETTE ETUDE PERMET DE PREDETERMINER LES CONDITIONS DE SORTIE D'UN ECOULEMENT EN FONCTION DES CONDITIONS D'ENTREE

ETUDE DU COMPORTEMENT DU MELANGE DIPHASIQUE EN ECOULEMENT ASCENDANT ET DESCENDANT. DETERMINATION DE LA PERTE DE CHARGE PAR FROTTEMENT AVEC ET SANS AIR, DU TAUX DE GAZ GLOBAL, DES DIFFERENTS REGIMES D'ECOULEMENT DE LA DISPERSION GAZ LIQUIDE, DU COEFFICIENT DE TRANSFERT DE MATIERE ET DE L'APPORT SPECIFIQUE NOMINAL

La recherche des plus basses températures de fonctionnement des souffleries cryogéniques se heurte au problème de l'évaporation complète de liazote liquide avant l'entrée de la veine d'essai. Cette étude présente une méthode de calcul de l'évolution de la phase liquide permettant de prévoir en particulier la longueur d'évaporation en fonction des conditions de fonctionnement de la soufflerie et des caractéristiques de la dispersion. La modélisation proposée concerne plus généralement les écoulements diphasiques gaz-liquide à phase liquide dispersée sous forme de gouttelettes, et tient compte de la répartition en taille et en vitesse de ces gouttelettes. Les équations générales sont appliquées à un écoulement de soufflerie supposé monodimensionnel par tranches planes. Le calcul numérique est fait pour deux schémas particuliers d'écoulements, destinés à étudier respectivement les effets du comportement dynamique des gouttes et les effets de la coalescence liée à l'agitation des gouttes. Quelques essais expérimentaux ont permis de vérifier la faisabilité d'un recoupement des résultats théoriques avec des mesures de répartition en taille de gouttes dans un écoulement cryogénique.

UN SCHEMA NUMERIQUE PRECIS ET FIABLE A ETE DEVELOPPE POUR LA SIMULATION DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES COMPRESSIBLES INSTATIONNAIRES ET VISQUEUX. UNE APPROCHE EULERIENNE A ETE RETENUE POUR LA DESCRIPTION DES ECOULEMENTS. LE SCHEMA NUMERIQUE UTILISE EST UN SCHEMA AUX VOLUMES FINIS D'ORDRE ELEVE DE TYPE MUSCL-HANCOCK. CELUI-CI A ETE ETENDU AUX ECOULEMENTS DIPHASIQUES ET A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. LA CONSTRUCTION DU SCHEMA A ETE VALIDEE PAS A PAS A PARTIR DE NOMBREUX CAS TESTS. CE SCHEMA PERMET DE RESOUDRE DES ECOULEMENTS EN TROIS DIMENSIONS. IL A ETE APPLIQUE A L'ETUDE DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES A PHASE DISPERSEE DANS UNE COUCHE LIMITE LAMINAIRE. L'IMPORTANCE DU ROLE JOUER PAR LA FORCE DE SAFFMAN EST MIS EN AVANT, NOTAMMENT DANS LE CADRE D'ECOULEMENT EN TUBE A CHOC. UNE NOUVELLE APPROCHE DU PROBLEME CLASSIQUE D'UN ECOULEMENT DIPHASIQUE DANS UNE COUCHE LIMITE LAMINAIRE SE DEVELOPPANT SUR UNE PLAQUE PLANE, A ETE PROPOSEE. LA PRISE EN COMPTE DE LA FORCE DE PORTANCE PERMET D'OBTENIR UNE SOLUTION CONSISTANTE, S'APPUYANT SUR DES BASES PHYSIQUES BIEN DEFINIES. EN VUE DE DEVELOPPER ULTERIEUREMENT LE SCHEMA NUMERIQUE DANS LE CADRE DE LA SIMULATION DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES TURBULENTS, UNE PREMIERE ETUDE NUMERIQUE A ETE REALISEE SUR LE DEVELOPPEMENT DES TOURBILLONS DE KELVIN-HELMOTZ DANS UNE COUCHE DE MELANGE DIPHASIQUE.

LE BUT DE CE TRAVAIL EST D'APPORTER UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA STRUCTURE DU JET DIPHASIQUE ENGENDRE PAR UN INJECTEUR COAXIAL. POUR CE FAIRE, ON A MESURE UN MAXIMUM DE PARAMETRES, DONT LES PLUS REPRESENTATIFS. CECI A CONDUIT A DEVELOPPER UNE METHODE DE MESURE DES CONCENTRATIONS. CELLE-CI A ETE VALIDEE EN COMPARANT LES RESULTATS QU'ELLE DONNE A CEUX OBTENUS PAR PRELEVEMENT ISOCINETIQUE. LES RESULTATS DES MESURES EFFECTUEES ONT PERMIS DE CALCULER LES DISTRIBUTIONS DES COEFFICIENTS DE DIFFUSION TURBULENTE ET LE NOMBRE DE SCHMIDT

DESCRIPTION DU PHENOMENE DE CHOUCAGE (ECOULEMENT DIPHASIQUE PULSE, AUTO-ENTRETENU, A BASSE FREQUENCE, QUI PREND NAISSANCE DANS UN CANAL VERTICAL CHAUFFE A PUISSANCE DISSIPEE CONSTANTE ET ALIMENTE EN LIQUIDE A SA PARTIE INFERIEURE). IL EST LIE AUX PROBLEMES DE SURETE DES REACTEURS A EAU ET SODIUM. LES MODELES UTILISES POUR DECRIRE CES ECOULEMENTS ET ETUDIER LEUR STABILITE SONT NON LINEAIRES, DISTRIBUES ET COMPORTENT PLUSIEURS VARIABLES D'ETAT ET DES FRONTIERES LIBRES. ON PROPOSE UNE MODELISATION STATISTIQUE DE L'EVALUATION DE CERTAINS ENSEMBLES DE PARTICULES, QUI S'APPLIQUE A L'EBULLITION SOUS-SATUREE DANS UN CANAL EN REGIME TRANSITOIRE, ET ON DETERMINE LA STRUCTURE DES LOIS D'ECHANGE AVEC LA PAROI POUR LA FORMULATION MONODIMENSIONNELLE DES ECOULEMENTS LAMINAIRES EN CONDUITE CYLINDRIQUE

L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE DES ECOULEMENTS DIPHASIQUES DE TYPE GAZ-LIQUIDE EN CONDUITE QUASI-HORIZONTALE. LA CONDUITE CONSIDEREE EST FAIBLEMENT CONIQUE ET DE SECTION DROITE CIRCULAIRE OU CYLINDRIQUE. APRES AVOIR ETABLI LE SYSTEME D'EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES DECRIVANT LES ECOULEMENTS STRATIFIES, NOUS MONTRONS LES POSSIBILITES D'OBTENTION D'UNE SOLUTION STATIONNAIRE. A L'AIDE DE LA THEORIE DE LA STABILITE LINEAIRE, L'ETUDE THEORIQUE DE LA TRANSITION A PARTIR DE L'ECOULEMENT STRATIFIE EN CONDUITE CYLINDRIQUE EST REALISEE. ON MET EN EVIDENCE L'EXISTENCE D'UN DIAGRAMME DE TRANSITION F#R#L = F (F#R#G). CELUI-CI EST VALIDE PAR DES COMPARAISONS AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. DANS LE CAS OU L'ON NEGLIGE LES FLUCTUATIONS DES TERMES DE FROTTEMENT AUTOUR DE L'ECOULEMENT DE BASE, NOUS PROPOSONS UNE CONDITION DE TRANSITION AVEC LA MODELISATION APPROPRIEE DES COEFFICIENTS DE FRICTION. EN CONDUITE CYLINDRIQUE ET DE SECTION DROITE ELLIPTIQUE, NOUS TROUVONS QUE L'ECOULEMENT STRATIFIE EST PLUS STABLE LORSQUE LE GRAND AXE DE LA CONDUITE EST DISPOSE HORIZONTALEMENT. ENFIN, UN MODELE MATHEMATIQUE DE L'ECOULEMENT A POCHES ET A BOUCHONS EST PROPOSE. IL CORRESPOND AU CAS OU LA PARTIE BOUCHON DE L'ECOULEMENT N'EST PAS AEREE