[Home bibliotech]
Home > Les thèses en ligne de l'INP

Etude et modélisation du colmatage d'un filtre plissé

Benmachou, Kader (2005) Etude et modélisation du colmatage d'un filtre plissé. (Study and modelling of the clogging of a pleated filter.)

Full text available as:

PDF - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
4.13 Mo

Prix Léopold Escande 2005 (more)

Abstract

Les filtres hydrauliques conçus pour des applications aéronautiques et spatiales doivent respecter des critères très sévères en ce qui concerne la perte de charge, l'efficacité et la durée de vie d'un élément filtrant. Pour apprécier ces performances, des tests expérimentaux réalisés aux différentes phases du développement constituent encore une étape incontournable qui doit être renouvelée pour chaque nouvel élément. Dans ce contexte, les travaux présentés ont pour but de déterminer par voie numérique le comportement des filtres plissés pour limiter le recours à des tests expérimentaux et dégager quelques règles générales pour la conception de ces filtres. La première partie de ce travail est consacrée à l'analyse et à la modélisation de la filtration à travers un matériau fibreux. Tout d'abord, une étude expérimentale portant sur la microstructure du matériau fibreux et sur ses capacités de filtration a été effectuée. Puis, un modèle de colmatage basé sur l'hypothèse de capture des particules par blocage mécanique a été développé. Ce modèle restitue de façon satisfaisante les deux phases successives de colmatage observées expérimentalement et associées à une filtration en profondeur suivie d'une filtration sur gâteau. Dans une deuxième partie, l'écoulement du fluide ainsi que le transport et la capture des particules sur un pli puis sur un élément filtrant constitué d'un grand nombre de plis sont étudiés. Le processus de filtration est modélisé de façon itérative en couplant le modèle de colmatage développé précédemment à un modèle d'écoulement monodimensionnel préservant l'inertie du fluide. Les résultats sont validés à l'aide de tests expérimentaux et de simulations numériques d'écoulement sous Fluent® et discutés en fonction des caractéristiques géométriques de l'élément filtrant (caractéristiques du media filtrant, ouverture et hétérogénéité des plis, position des entrée –sortie). ABSTRACT : The hydraulic filters designed for aeronautical and space applications are required to meet severe criteria with regard to flow pressure drop and lifetime. Experimental test campaigns are today a binding step in the development of these filter elements. In this context, the purpose of this work is to develop an approach to numerically simulate the behaviour of the pleated filters, and thus limit the number of experimental tests. The first part of this work concerns the analysis and the modelling of filtration through fibrous media. An experimental study related to the microstructure of fibrous media and its filtration capacities was carried out. Then, assuming that the particles are captured by a sieving mechanism, a clogging model was developed. This model correctly describes the two successive phases of clogging observed in the experiments, namely depth filtration and cake filtration. In a second part, the fluid flow, the particle transport and capture are studied in an elementary pleat and within the complete filter made up of a great number of pleats. The filtration process is modelled by coupling the clogging model developed previously with a monodimensional flow model that preserves the flow inertia behaviour. The validation of the model is carried out by considering both experimental results and CFD simulations using Fluent®. The results are discussed according to the geometrical characteristics of the filter element (filter media characteristics, pleats opening and heterogeneity, inlet and outlet positions)

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Schmitz, Philippe
Additional Information:Thèse confidentielle jusqu'en mars 2008
Uncontrolled Keywords:Filtre plissé - Milieu fibreux - Filtration - Colmatage - Perte de charge - Efficacité de filtration - Blocage mécanique - Simulation. KEYWORDS : Pleated filter - Fibrous media - Filtration - Clogging - Pressure drop - Filtration efficiency - Sieving - Simulation
Subjects:Hydraulics > Fluid mechanics
Deposited On:09 October 2008

Archive Staff Only: edit this record


Contacts | Infos légales | Plan du site | Intranet

(c)INP de Toulouse 2012 - Tous droits réservés. -  INP Communication