ETUDE EXPERIMENTALE DU FROTTEMENT A L'INTERFACE POUR DES ECOULEMENTS COCOURANT AIR-EAU EN CONDUITE RECTANGULAIRE OU CIRCULAIRE. MISE EN EVIDENCE DE LA DIFFICULTE OPERATOIRE ET DE LA PRECISION ELEVEE REQUISE POUR LES MESURES. MISE AU POINT D'UNE METHODE DE MESURE DE L'EPAISSEUR DE NAPPE. MESURE DES PERTES DE CHARGE ET DE PENTE PERMETTANT DE CALCULER LES TERMES DE FROTTEMENT. COMPARAISON AVEC LES MODELES EXISTANTS ET PROPOSES

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

ETUDE D'UN MELANGE GAZ-LIQUIDE DANS UNE CONDUITE VERTICALE EN CONFIGURATION A POCHES. MESURE DE TROIS GRANDEURS FONDAMENTALES: LE GRADIENT DE PRESSION DU AU FROTTEMENT PARIETAL (MESURES PAR POLAROGRAPHIE), LE TAUX DE PRESENCE DU GAZ ET LE GRADIENT DE PRESSION TOTAL. VERIFICATION DE LA VALIDITE DES EQUATIONS GENERALES REGISSANT LE COMPORTEMENT D'UN TEL MELANGE. CONTRIBUTION A LA MODELISATION DE CES ECOULEMENTS

RESULTATS EXPERIMENTAUX SUR LA STRUCTURE CINEMATIQUE DE L'ECOULEMENT (VITESSE MOYENNE ET CONTRAINTES DE REYNOLDS DANS LES DEUX PHASES), ET SUR LES PERTES DE CHARGE ET LE FROTTEMENT INTERFACIAL. MESURES PAR ANEMOMETRIE A LASER ET A FILM CHAUD.

Le présent travail traite de la modélisation analytique et numérique des écoulements stratifiés en conduite horizontale. La partie analytique concerne la mise en équation du problème en tenant compte des discontinuités liées à l'interface gaz-liquide. La résolution du système d'équations différentielles obtenu permet le suivi du comportement du système fluide. Dans la seconde partie, une étude numérique instationnaire en 2D est menée en utilisant le code CFD Fluent. L'étude concerne un écoulement stratifié à deux phases gaz-liquide avec et sans gravité. L'effet de l'absence de la gravité est montré et commenté. Dans la troisième partie, l'étude est menée en 3D et en stationnaire. L'écoulement étudié concerne la partie gaz-interface. Les résultats obtenus sont comparés aux expériences de Strand (1993) et aux résultats numériques de Meknassi et al (2000). Les expressions donnant les facteurs de friction sont déduites puis comparées à celles de Taitel et Dukler (1976).

Dans ce travail, une étude expérimentale des écoulements liquide-liquide en régime dispersé-stratifié est présentée. La formation d'une émulsion concentrée, issue de la décantation de gouttes dans la partie supérieure de la conduite, peut mener à une augmentation brusque de la perte de charge. Une analyse locale de l'hydrodynamique, réalisée par PIV, nous engage à envisager une modélisation à "deux fluides" : le facteur de frottement pariétal de la couche continue vérifie la loi de Blasius et le facteur de frottement interfacial est inversement proportionnel à un nombre de Reynolds basé sur la vitesse relative entre les deux couches. Ce comportement est en accord avec le processus d'atténuation de la turbulence observé dans la zone de transition et qui peut être interprété par une augmentation importante de la viscosité effective du milieu diphasique. Un comportement rhéo-fluidifiant du mélange diphasique est aussi observé lorsque la concentration en phase dispersée dépasse 0.5