Mélange et micro-mélange dans un réacteur à multiples jets cisaillés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Mixing and micro-mixing in a reactor composed of multiples sheared jets

Mélange et micro-mélange dans un réacteur à multiples jets cisaillés

Résumé

The aim of this work is to describe accuracy the micro-mixing in turbulent flow. Chemical reactions have been exploited to produce the most reliable molecular mixing measurements to date (Dimotakis, 2005). However, the studies already existing are mainly devoted to free shear flows. Here, we characterize micro-mixing in a turbulent flow in which one jet is sheared by 4 opposed jets. We focus at two different geometry : One for a closed shear jets and the second for far shear jets. Different parameters are investigated : Reynolds number and jets confined rate. The scalar concentration measurement is done by Planar Laser Induced Fluorescence and the velocity field is obtained by Particle Image Velocimetry. the main aim is focus on micro-mixing, experimentally quantified par dual tracer measurement, which compare the fluorescence signal come from pur fluid as fluorescence signal come frome global mixture. The second aim of this research is to use this dataset to study the influence of the Reynolds number et the confine rate on the mixing quality and on the micro-mixing efficiency in term of statistics. It has been proved that the efficiency growth with the Reynolds number and when the confinement use reduce.
Ce travail vise la description fine du mélange et en particulier du micro-mélange. Afin de caractériser le micro-mélange, les réactions chimiques se sont révélées être l'outil le plus ingénieux (Dimotakis, 2005). Pourtant, à cause des difficultés expérimentales, très peu de telles études existent. Ainsi, nous caractérisons le micro-mélange dans un écoulement dont le motif de base est un jet cisaillé entouré de 4 jets à contre courant. Nous nous intéressons à deux géométries : une pour un fort taux de confinement et une seconde pour laquelle le taux de confinement reste faible. Le premier objectif de cette thèse est de fournir une base de données fiable, pour différentes géométries d'écoulement, nombre de Reynolds et variation du taux de confinement des jets. Dans une première étape, le mélange est étudié grâce à des mesures simultanées de vitesse et de concentration sur la molécule d'acétone. La mesure de concentration est faite grâce à une méthode de Fluorescence Induite par Plan Laser, et la vitesse est estimée par Vélocimétrie par Image de Particules. Une seconde étape se focalise sur le micro-mélange qui est quantifié expérimentalement par une méthode de mesure dite "Dual Tracer" qui compare le signal de fluorescence d'une molécule traçant les zones de fluides pur à celui du fluide dans sa globalité. Le second objectif est d'utiliser cette base de données afin d'étudier l'influence du nombre de Reynolds et du taux de confinement sur la qualité du mélange et l'efficacité du micro-mélange en terme de statistiques. Il est montré que l'efficacité du micro-mélange augmente lorsque le nombre de Reynolds augmente, et lorsque le taux de confinement diminue.
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Dates et versions

tel-00582385 , version 1 (01-04-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00582385 , version 1

Citer

Guillaume Boutin. Mélange et micro-mélange dans un réacteur à multiples jets cisaillés. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université de Rouen, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00582385⟩
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