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Approche PDF jointe fluide-particule pour la modélisation des écoulements turbulents diphasiques anisothermes

Couzinet, Anthony (2008) Approche PDF jointe fluide-particule pour la modélisation des écoulements turbulents diphasiques anisothermes. (Fluid-particle joint PDF approach to model non-isothermal turbulent two-phase flows.)

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4.04 Mo

Abstract

Le contexte général de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation des écoulements turbulents à phase dispersée anisothermes. Les travaux réalisés portent sur la compréhension et la modélisation statistique des mécanismes de transport de température de particules solides dans un écoulement d'air turbulent. Des simulations numériques directes (DNS) couplées aux calculs de trajectoires, de vitesses et de températures de plusieurs dizaines de milliers de particules par simulations de particules discrètes (DPS) ont été menées pour une configuration académique de turbulence homogène isotrope soumise à un gradient de température moyen. Une base de données de simulations a été réalisée pour différentes types de particules (différentes inerties thermiques et dynamiques). Nous avons proposé un modèle Lagrangien stochastique de la turbulence de température mesurée le long de la trajectoire des particules. Ce modèle est utilisé pour fermer les équations aux moments de la phase dispersée dans le cadre de la modélisation statistique des écoulements diphasiques basée sur la fonction de densité de probabilité (pdf) jointe fluide-particule. En particulier, cette modélisation est appliquée pour notre configuration afin de prédire les flux de chaleur et la variance de température des particules. Les résultats obtenus sont confrontés aux résultats des simulations numériques. ABSTRACT : The focus of this work is part of modelling of non-isothermal turbulent two-phase flows. Particularly, it aims to explain and model heat transport mechanism between a turbulent gas flow and solid particles. Direct Numerical Simulations (DNS) are performed coupled with Lagrangian particle trajectory and temperature calculations by Discrete Particle Simulations (DPS) in the case of homogeneous isotropic turbulence with an imposed mean temperature gradient. Database of simulations is realized changing particle dynamical and thermal inertia. A stochastic Lagrangian model is proposed to close the thermal turbulence measured along the particle path. In the framework of the statistical modelling based on the fluid-particle joint probability density function, the moment transport equations of the dispersed phase are derived by using this Lagrangian model. This modelling approach is applied to the present numerical flow configuration to predict the turbulent heat flux and temperature variance of the dispersed phase. The results are compared with the simulation results

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Simonin, Olivier and Bédat, Benoît
Uncontrolled Keywords:Approche PDF – Modélisation diphasique – Modèle Lagrangien stochastique – Simulation Numérique Directe – Turbulence – Transferts thermiques
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Deposited On:14 April 2008

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