PDF (Intro, Chapitre 1, 2) - Les thèses en ligne de l'INP - Institut ...

Chapitre 2.Échelle du pliFig. 2.8 – Chute de pression ∆P en Pa en fonctionde la vitesse de filtration moyenne u fm enm/s. Pour une même hauteur de pli : 51mm.Fig. 2.9 – Chute de pression en ∆P en Pa enfonction de la vitesse de filtration moyenne u fmen m/s. Pour une même densité de plissage : 12plis pour 100mm.2.2.3 Étude de la structure de l’écoulement dans les plis à l’aide de FluentL’analyse bibliographique a permis de mettre en évidence que la plupart des modèles d’écoulementdans les média plissés font l’hypothèse d’un écoulement de type Poiseuille ou Berman[11]. Or, les calculs préliminaires, réalisées dans la partie 2.1.2, page 50, montre que le nombrede Reynolds de filtration Re w est compris entre 20 et 200. Pour cette gamme de Reynolds defiltration, et pour un écoulement avec vitesse pariétale uniforme, l’écoulement possède un profilde vitesse uniforme pour le pli d’entrée en filtration d’air (aspiration), et sinusoïdale pour celuide sortie (injection).Cependant, dans un filtre plissé, en raison du couplage entre les plis d’entrée et de sortie etde la valeur élevée du nombre de Reynolds du pli, Re 0 , la vitesse de filtration n’est pas uniformele long du pli. Plusieurs auteurs ont mis cela en évidence aussi bien expérimentalement [44] quepar calcul numérique [8, 7, 98, 96, 106]. Il est donc important de déterminer si l’écoulementgarde bien son affinité pour les grands nombres de Reynolds de filtration et malgré des vitessesde filtration non-uniformes.Nous avons utilisé pour cela le logiciel de CFD Fluent. l’objectif n’est pas de prédire précisémentla chute de pression d’un médium plissé mais de vérifier uniquement la cohérence entreles résultats expérimentaux et ceux de Fluent. C’est pourquoi, nous avons volontairement utiliséune géométrie simplifiée du médium plissé sous Fluent.Par la suite, les résultats de la CFD serviront d’outil de validation du modèle, partie 2.3.4page 89 et 2.3.5 page 92. À partir des résultats expérimentaux nous avons facilement accès à lachute de pression totale d’un médium plissé. Par contre, des informations fondamentales pour lavalidation du modèle, telle que l’évolution de la vitesse de filtration le long du pli, sont difficilesà déterminer expérimentalement. C’est pourquoi, le logiciel Fluent est un outil intéressant pourcette partie du travail.La première étape du travail avec le logiciel Fluent consiste à vérifier que les résultats obtenuspar le logiciel sont cohérents avec les résultats expérimentaux, partie 2.2.3 page 66. La secondeétape, consiste à vérifier l’affinité de l’écoulement dans le pli d’entrée et de sortie, partie 2.2.3page 68, pour un pli à ouverture uniforme, et pour la partie 2.2.3 page 76 pour un pli à ouverturevariable. L’affinité de l’écoulement nous permet de mettre en place le modèle d’écoulement dansle pli, partie 2.2.4 page 77, en se basant sur cette hypothèse.64