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Etude des écoulements diphasiques dans les mini-canaux d'une pile à combustible

Dupont, Jean-Baptiste (2007) Etude des écoulements diphasiques dans les mini-canaux d'une pile à combustible. (Study of two-phase flows inside fuel cell mini channels.)

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Prix Léopold Escande 2008 (en savoir plus)

Résumé

Le travail de cette thèse concerne l’étude des écoulements diphasiques dans les mini-canaux d’une pile à combustible. Ces canaux, de taille millimétrique, ont un double rôle d’alimentation de la pile en combustibles gazeux et d’évacuation de l’eau produite. Il a été montré expérimentalement que la configuration d’écoulement a un impact direct sur les performances de la pile. L’objectif est donc de progresser dans la compréhension des mécanismes physiques présents dans ces canaux. Pour cela, l’outil de simulation numérique JADIM est développé pour modéliser la physique de la ligne triple afin de permettre la description des écoulements diphasiques et les transitions entre configurations, où la mouillabilité joue un rôle déterminant. Deux phénomènes physiques sont essentiellement étudiés : la migration dans le canal de gouttelettes formées par l’introduction d’eau dans le canal, et l’évolution et la stabilité de la répartition spatiale des phases lors du remplissage progressif des canaux. ABSTRACT : This thesis deals with the study of two-phase flows inside fuel cell mini channels. The functions of these millimetre-size channels are to supply the cell by gas fuels and to evacuate the water generated by the reaction. It has been show by experiments that flow configurations have a direct impact of the cell performances. The aim of this work is to progress in the understanding of the physical mechanisms involved inside the channels. The numerical code JADIM is developed to model the dynamics and the hysteresis of the contact line in order to describe two-phase flows in such geometry and the transitions between configurations, where wetting phenomenon is determinant. Two physical phenomena are principally studied : the migration of droplets formed by the production of water inside the channel, and the evolution and the stability of the spatial repartition of phases when the channel is progressively filled.

Département ou laboratoire:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Legendre, Dominique et Fabre, Jean
Mots-clés:Pile à combustible - Mini-canal - Ecoulements diphasiques - Gouttes - Mouillage - Volume of Fluid - Simulation numérique - Transition - Instabilités. KEYWORDS : Fuel cell - inichannel - Two-phase flows - Drops - Wetting - Volume of Fluid - Numerical simulation - Transition - Instabilities.
Sujets:Hydraulique > Dynamique des fluides
Déposé le:10 Septembre 2018

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