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Caractérisation d'un écoulement diphasique dans un milieu poreux modèle

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Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'études et de simulation des accidents majeurs (LESAM)

Date de début de thèse : octobre 2013

Nom du doctorant : Ange Gourbil

 

Descriptif du sujet

 

La thèse, débutée en octobre 2013, est principalement une étude expérimentale permettant une visualisation des écoulements diphasique dans un milieu poreux sur une maquette 2D (plan). Elle permet d’identifier des régimes d’écoulement et leur corrélation avec les transferts de chaleur. Cela permet aussi de quantifier ces transferts en fonction de différents paramètres.

 

Le dispositif expérimental dédié spécifiquement à cette étude est constitué de pastilles de faible épaisseur (quelques millimètres) disposées entre deux plaques transparentes. Une caméra rapide permet de suivre les mouvements des interfaces (bulles, gouttes, canaux). Un exemple de visualisation est donné sur la Fig. 1. Il est prévu de développer un algorithme de traitement d’images permettant d’identifier les interfaces et d’évaluer la fraction volumique occupée par la phase vapeur (Fig. 2), appelée taux de vide. De manière plus qualitative, on cherchera aussi à caractériser le mode de progression de l’eau: nuage de gouttelettes d’eau se propageant entre les particules ou canaux de liquide séparés par des canaux de vapeur (ou autre). Des expériences de renvoi d’eau (renoyage) dans le milieu préchauffé apporteront des résultats très complémentaires à ceux obtenus sur les dispositifs Prelude et Pearl de l’IRSN dans lesquels aucune visualisation n’est possible.

 

Les mécanismes identifiés pourront être transposés au milieu 2D axisymétrique (expériences Prelude à l’IRSN) et éventuellement au milieu 3D. Cette approche est par ailleurs assez largement utilisée pour comprendre d’autres phénomènes dans les milieux poreux (étude de la percolation ou de l’assèchement).

 

 

Fig. 1. Exemple de visualisation de l’écoulement diphasique généré au passage d’un alignement de particules chauffantes (thèse de Paul Sapin). © IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse)

 

 

Fig. 2. Visualisation de l’écoulement diphasique dans le milieu poreux modèle (image brute). © IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse)