Projets

Projets actuels:

CHyCAgO = Comportement Hydraulique en cuve agitée optimisée

Dans le cadre du programme de recherche sur les écoulements de fluides lourds multi-phasiques et/ou polydispersés, l’étude bibliographique réalisée précédemment a mené à une deuxieme phase expérimentale avec pour objectif une étude du Comportement Hydraulique dans une Cuve Agitée Optimisée, et ce afin de produire une base de donnée de champs de vitesse permettant de valider des simulations numériques. Cette étude se déroule en trois phases principales, une étude bibliographique de base afin d’identifier les paramètres de design de la cuve agitée, une phase de construction du prototype expérimental, et une phase de mesures stéréo-PIV en simple phase et ensuite en comportement multiphasique (liquide - solide).

Caractérisation expérimentale d’un écoulement de paillage

Cette étude concerne la modélisation expérimentale de l’écoulement de paille dans la goulotte de la machine de paillage, qui fait suite à l’étude précédente qui s’était concentrée sur la mesure de l’écoulement d’air pur. Dans cette troisième phase de mesure, la technique de LS-PIV, ou PIV large structure est appliquée sur des visualisations par caméra rapide du jet de paille sortant de la machine de paillage. Différentes vitesses, type de paille et proportions de paille du ballot restant ont été réalisées. L’analyse LS-PIV de ces mesures montre une bonne reproductibilité, et une influence du type de paille sur l’écoulement. L’écoulement est stable pendant la majeure partie du ballot, et se modifie avec une distribution de vitesse plus large uniquement en fin de ballot.

Projets passés

Ecoulements fluides lourds

Une étude bibliographique sur les écoulements fluides lourds a été réalisée au sein de l’institut. Cette étude s’est principalement concentrée sur les fluides avec un liquide comme fluide porteur et une phase solide. Le cas du gaz comme fluide porteur avec une phase solide, et plus précisément le cas du lit fluidisé a aussi été abordé. L’étude s’est d’abord concentrée sur les domaines d’utilisation de fluide lourds, passant par les pipelines, l’industrie pharmaceutique ou agroalimentaires, et pointant quelques domaines novateurs comme les fluides à changement de phase ainsi que les eau glacées.

L’étude a ensuite regardé l’inventaire des différentes corrélations existant au niveau de la modélisation des vitesses de transition entre régimes, pertes de charge, mais aussi viscosité de mélange. Enfin, l’étude a réalisé un inventaire des techniques de mesure de la granulométrie, de perte de charge, de viscosité, de débit, ou encore de la vitesse globale ou de chaque phase. Pour chaque catégorie de mesures, les différentes techniques ont été détaillées mais aussi comparées.

Caractérisation expérimentale d’un écoulement de paillage via PIV

Cette étude concerne la modélisation expérimentale de l’écoulement d’air pur (sans paille) dans la goulotte de la machine de paillage. La technique de mesure envisagée est la vélocimétrie par image de particules (PIV). Une section de mesure identique à la goulotte industrielle sera réalisée en Plexiglass ou en verre et sera envoyée au CETIM qui se chargera avec le collaborateur industriel de la monter sur la pailleuse broyeuse.

Lors de la campagne d’essais le mesures s’effectueront le long de la goulotte dans trois sections verticales placées sur l’axe central du conduit. La première se situera à l’entrée, la seconde vers le milieu et la troisième à la sortie. Les champs de vitesse dans ces trois sections seront obtenus pour 2 vitesses de rotation et trois types d’obstruction d’entrée qui simuleront la présence de la balle de paille à différents moments de sa consommation.

Prédiction du bruit du bord de fuite d’un ventilateur basse vitesse basée sur des simulations RANS et à échelles résolues

Cette étude a pour objectif de comparer les prédictions du bruit de bord de fuite émis par un ventilateur quatre pales basse vitesse obtenues via différentes approches. L’objectif de chaque approche est de calculer le spectre de fluctuations de pression au niveau de la paroi proche du bord de fuite, qui sert de paramètre d’entrée dans la théorie d’Amiet pour le calcul du spectre de bruit en champ lointain. Le spectre de fluctuations de pression en paroi peut être calculé en appliquant la théorie de Panton et Linebarger de couche limite extraite d’une simulation moyennée, ou peut être obtenu directement par analyse fréquentielle d’une simulation à échelles résolues.

Les résultats des deux approches sont comparés avec des mesures expérimentales prise un ventilateur identique à celui simulé. Le résultat de cette comparaison montre une meilleure correspondance de l’approche à échelle résolue dite SAS (Scale Adaptive Simulation) par rapport aux simulations RANS.

Spectre de bruit en champ lointain moyenné en tiers d’octave

Spectre de bruit en champ lointain moyenné en tiers d’octave

 

 

Étude expérimentale de la cavitation dans une vanne de sécurité

Cette recherché s’est concentrée sur l’étude expérimentale de la cavitation et ses conséquences lors du fonctionnement de vannes de sécurité. Les essais ont été réalisés sur l’installation BECASSINE en utilisant un modèle transparent basé sur la vanne API 1 1/2G3. Des techniques de mesures optiques ont permis de caractérisera l’écoulement au sein de la vanne lors de la cavitation.

Des visualisations au moyen d’une caméra rapide ont permis d’observer la topologie de l’écoulement et l’apparition de la cavitation. Le suivi de particules suggère que des bulles de vapeur se forment au sein de tourbillons provenant des couches de cisaillement attachées à la vanne, structures formant des zones de basse pression favorisant la vaporisation.

Visualisations par camera rapide de la cavitation dans une vane de sécurité  avec ouverture de 8.0mm (F8-3), 5.0mm (F5-3) et 3.0mm (F3-4)

La vélocimétrie par image de particules (PIV) a aussi été utilisée dans cette étude pour des écoulements monophasiques et avec présence de cavitation. Ces résultats expérimentaux confirment la présence d’un jet submergé en aval de la section minimale de la vanne, caractérisé par deux couches de cisaillement non symétriques.

Exemples de champs de vitesses obtenus par PIV

RÉFERENCE:
Jorge Pinho, Experimental Investigation of Cavitation in a Safety Relief Valve using water. Extension to Cryogenic Fluids, PhD Thesis, Université Libre de Bruxelles, Ecole Polytechnique de Bruxelles / von Karman Institute for Fluid Dynamics, 27 April 2015, ISBN 978-2-87516-089-8 - These disponible sur demande Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Caractérisation expérimentale d’un écoulement de paillage

Cette étude a utilisé une technique expérimentale non-intrusive afin de caractériser l’écoulement de paille produit par une machine de paillage. Le dispositif expérimental consistait en une machine de paillage placée devant un fond blanc, et une caméra couleur filmant l’écoulement de paille sortant sur une section de 12 m. L’analyse d’images utilisée a permis de détecter et traquer la paille. L’analyse d’image a utilisé deux techniques principales : une segmentation de couleur utilisant le k-mean and l’espace de couleur CIElab, et une soustraction de background adaptative utilisant la Eigen Background Decomposition. Pour quatre cas différents, les trajectoires de paille obtenues ont été validées avec la mesure de la distribution de paille au sol.

Visualization de l’écoulement de paillage

Représentations RGB (a), HSV (b) and Lab (c) de l’image ci-dessus

Détection finale de la présence de paille

RÉFERENCE
Miguel Alfonso Mendez and Jean-Marie Buchlin, Experimental Characterization of Straw Jets via Image Processing Techniques, 10th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing, Naples, Italy, 15-18 June, 2015