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Analyse multi-échelle d'un écoulement réactif gaz-particule en lit fluidisé dense

Moula, Guillaume (2012) Analyse multi-échelle d'un écoulement réactif gaz-particule en lit fluidisé dense. (Multiscale analysis of a reactive gas-particle dense fluidized bed.)

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Résumé

L’étude multi-échelle d’un lit fluidisé gaz-particule est réalisée afin de comprendre les raisons de la mauvaise prédiction de la combustion dans ce type de réacteur. Dans un premier temps, des simulations numériques directes à l’échelle de quelques particules montrent le couplage entre la fraction volumique de particules et la fraction massique des espèces dans l’écoulement. Ensuite, une analyse des équations flitrées en LES montre qu’un terme de corrélation fluide-particule apparaît lorsque l’on explicite le taux de réaction gaz-particules. On comprend alors que si ce couplage n’est pas pris en compte correctement dans les simulations aux grandes échelles, le résultat ne peut pas être bon. Des simulations numériques à l’échelle du réacteur sont alors réalisées avec différents maillages pour tenter de mettre en évidence les effets de sous-maille liés à ce couplage à l’échelle des petites structures solides dans l’écoulement. ABSTRACT : The multiscale study of a reactive gas-solid fluidized bed is performed to understand the reason of the bad prediction of the combustion in such a reactor. First, Direct Numerical Simulations at the particle array lenght scale show the dependency of the species mass fraction released in the gas phase on the solid volume fraction. Then, the analysis of the filtered continuity equations for the eulerian granular model highlights that a fluid-particle coupling term appears when expliciting the heterogeneous reaction rate. Therefore, we understand the need to take this coupling into account in large scales simulations to obtain good results. Computations at the lab-scale reactor are eventually performed using different grid refinements in order to try to highlight the subgrid terms due to this coupling at the small solid structure scale.

Département ou laboratoire:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Simonin, Olivier et Nastoll, Willi
Mots-clés:Lit fluidisé - Réaction hétèrogène - FCC - DNS-LES - Multi-échelle - Filtrage. KEYWORDS : Fluidized bed - Heterogeneous reaction - Multiscale
Sujets:Hydraulique > Dynamique des fluides
Déposé le:16 Mai 2014

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