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

Chapitre 2.Échelle du plile pli de sortie. L’écoulement dans le pli d’entrée est quasiment uniforme et pour le pli desortie, sinusoïdale. Ces résultats sont similaires aux résultats théoriques obtenues dans le casd’écoulement dans des canaux avec une vitesse pariètale, d’injection et d’apiration, uniforme.Une perte d’affinité est observée, dans le cas de bord à angle droit, lorsque la vitesse de filtrationaugmente, en raison de l’apparition de zones de recirculation.L’utilisation de bords arrondis, plus réaliste que la géométrie précédente, permet de retarderl’apparition de la zone de recirculation à l’entrée du pli. Ces recirculations sont responsables dela perte d’affinité de l’écoulement.L’étude dans un pli à ouverture uniforme, à l’aide du logiciel Fluent, montre que l’écoulementest raisonnablement affine aussi bien dans le pli d’entrée que dans le pli de sortie. Celui-ci alocalement la même structure qu’un écoulement dans un canal avec vitesse pariétale uniforme.La composante longitudinale de la vitesse a un profil uniforme pour l’aspiration (pli d’entrée) etsinusoïdale pour l’injection (pli de sortie). Par ailleurs, nous avons pu vérifier que l’écoulementest unidirectionnel, et perpendiculaire à l’interface dans le milieu fibreux.Affinité dans un canal à section variablePour des plis à ouverture uniforme, nous avons mis en évidence l’affinité de l’écoulement aussibien pour les plis d’entrée que de sortie. Cependant, la géométrie d’un médium plissé est pluscomplexe. Le plus souvent, le pli a une ouverture variable, comme cela est illustré par les figures2.11 et 2.12, page 65. Il est donc important de réaliser une étude sur l’affinité de l’écoulementpour cette configuration de pli.Dans ce but nous avons aussi réalisé une étude similaire à celle des plis à ouverture uniformepour des bords arrondis avec et sans fond poreux. Deux géométries ont été étudiées. Toutes lesdeux ont la même densité de plissage et hauteur de pli, par contre, pour la première, δ = 0, 8et la seconde δ = 0, 2, où δ est défini comme le rapport de l’ouverture du pli au fond du pli parl’ouverture du pli à l’entrée, δ = hsh 0, cf figure 2.2 page 50.Les résultats obtenus étant très voisins de ceux obtenus dans le cas des plis droits et permettantégalement de conclure à une affinité tout à fait raisonnable de l’écoulement, ils sontprésentés dans l’annexe B.Conclusion sur l’étude de la structure de l’écoulementÀ l’aide d’un logiciel de CFD, Fluent, nous avons étudié l’écoulement dans des média plissés.L’étude a été effectuées pour des média plissés ayant une ouverture uniforme ou une ouverturevariable pour différentes vitesses de filtration.Afin de s’assurer de la cohérence des résultats du logiciel de CFD, nous avons tout d’abordcomparé les résultats des simulations, pour des plis de géométrie simplifiée, aux résultats expérimentaux.La comparaison a montré un accord raisonnable de la chute de pression totale à traversle médium plissé aussi bien pour un géométrie à ouverture uniforme qu’une géométrie à sectionvariable.Nous avons pu constater que la chute de pression est une fonction quadratique de la vitessede filtration. Cela est dû aux effets inertiels qui ne sont pas négligeables à l’intérieur des plis. Deplus, les résultats ont fait aussi apparaître une chute de pression significative due à la contractionet la divergence des lignes de courant en entrée et sortie du médium plissé pour un pli à ouvertureuniforme. Pour certains des calculs, elle représente entre 10 et 20% de la chute de pression totale.Par contre, pour les média plissés à ouverture variable, cette chute de pression est négligeable.76