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Transferts de Chaleur et de Masse

Direction : Fabrice Rigollet

Ecoulements Fluides Particules (EFP)

Permanents : L. Tadrist, F. Onofri, C. Sierra, H. Bournot

Les milieux divisés sont souvent utilisés dans de nombreux procédés industriels pour leur grande capacité en terme de transferts de chaleur et de masse entre phases (combustion, chimie catalytique, agro-alimentaire, pharmaceutique etc.). En plus des propriétés thermophysiques respectives des phases en présence, il est bien connu que l'efficacité des transferts au sein de ces milieux est également très fortement conditionnée par la dynamique de la phase dispersée qui résulte du couplage avec le fluide environnant.

Cette opération de recherche a pour but d'étudier les mécanismes de couplage hydrodynamique de l'échelle de la particule à celle de l'écoulement dans son ensemble dans un objectif d'intensification  des échanges entre phases. Les activités développées visent à décrire, à l'aide d'expériences et de modèles numériques, les interactions de couplage entre le fluide moteur et la phase divisée et s'organise autour des quatres thèmes suivants.

Hydrodynamique des Lits Fluidisés Turbulents

Dynamique spatio-temporelle des écoulement fluidisés turbulents. Transitions de régimes et effets d'échelle.
 

Hydrodynamique des Lits Fluidisés Denses

Instabilités intrinsèques et de couplage des lits fluidisés atmosphériques ou en pression réduite. Effets de compressibilité.
 
 

Acoustique et Intensification en Lits Fluidisés Denses

Intensification des transferts de chaleur et de masse par champs acoustiques transverses. Propagation, atténuation et résonances.
 

Intensification des Transferts en Suspensions Cisaillées 

Dynamique particulaire dans les suspensions visqueuses cisaillées Influence sur l'intensification des transferts de chaleur.
 

 

Communications

Publications récentes

  • SIERRA C., TADRIST L., "Local and global dynamics of shallow gas-fluidized beds", Phys. Fluids 18, 043303 (2006)
  • EKIEL-JEZEWSKA M. L., METZGER B., & GUAZZELLI E. 2006 Spherical cloud of point particles falling in a viscous fluid, Phys. Fluids, 18 038104. 
  • BRANCHERIAU L., BAILLERES H., DETIENNE P., KRONLAND R. & METZGER B., 2006 Classifying xylophone bar materials by perceptual, signal processing and wood anatomy analysis, Annals of Forest Science, 63 73-81.
  • BERGENBLOCK T., LECKNER B., ONOFRI F., TADRIST L., Averaging of particle data from phase Doppler anemometry in unsteady two-phase flow: Validation by numerical simulation, Int. J. of Multiphase Flow 32: 248-268 (2006)
  • HELLAND E., BOURNOT H., TADRIST L., Drag reduction and cluster formation in a circulating fluidized bed, Chemical Engineering Science, 2007 ,vol 62 pages 148-158
  • BERGENBLOCK T., ONOFRI F., LECKNER B., TADRIST L. Experimental estimation of particle flow fluctuations in dense unsteady two-phase flow using phase Doppler anemometry, Int. J. of Multiphase Flow 33:849-872 (2007)
  • METZGER B., GUAZZELLI E., & BUTLER J. E. 2007 Instability of a dilute sedimenting suspension of fibres, J. Fluid Mech., 575, 307-332.
  • METZGER B., NICOLAS M. L., & GUAZZELLI E. 2007 Falling clouds of particles in viscous fluids, J. Fluid Mech., 580, 283-301.
  • METZGER B., BUTLER J. E., & GUAZZELLI E. 2007 On wavelength selection in the instability of settling fibers, Phys. Fluids, 19 098105-098105-3 (2007).
  • METZGER B., NICOLAS M., GUAZZELLI E., 2008 On the settling of clouds of particles in viscous fluids Europ. J. Mech. sous-presse
  • METZGER B., NICOLAS M., GUAZZELLI E., 2008 Des particules qui se la coulent douce... Reflets de la Physique 12 8-11
  • BONNIOL F., SIERRA C., TADRIST L., Similarity in dense gas-solid fluidized bed, influence of the distributor and the air-plenum, Powder Technology, Volume 189, Issue 1, Pages 14-24, 2009
  • SIERRA C., BONNIOL F., TADRIST L., Practical scaling considerations for dense gas fluidized beds interacting with the air-supply system, Chemical Engineering Science, Volume 64, Issue 16, 2009, Pages 3717-3720
  • BONNIOL F., SIERRA C., TADRIST L., Experimental study of the interaction of a dense gas-solid fluidized bed with its air-plenum, Powder Technology, Volume 202, Issue 1-3, Pages 118-129, 2010
  • JOONTAEK P., BLOEN M., GUAZZELLI E. and BUTLER J.E. (2010). A cloud of rigid fibres sedimenting in a viscous fluid. Journal of Fluid Mechanics, 648, pp 351-362 doi:10.1017/S0022112009993909
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., KARBOUCH B., Local solid particle behavior inside the upper zone of a circulating fluidized bed riser, Advanced Powder Technology, In Press, Corrected Proof, Available online 16 June 2010, ISSN 0921-8831, DOI: 10.1016/j.apt.2010.06.001.
  • KULKARNI, S. D.; METZGER, B. & MORRIS, J. F. Particle-pressure-induced self-filtration in concentrated suspensions Phys. Rev. E, American Physical Society, 2010, 82, 010402

Conférences récentes

  • BONNIOL F., SIERRA C., TADRIST L., Etude numérique du couplage acoustique d’un lit fluidisé avec ses conditions aux limites, XVIIIème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, 27 Août au 31 Août 2007
  • SIERRA C., TADRIST L., Propagation et instabilité des chocs de porosité dans les suspensions liquide-solide, XVIIIème Congrès Français de Mécanique, Grenoble, 27 Août au 31 Août 2007
  • BONNIOL F., SIERRA C., TADRIST L., Numerical study of the intrinsic and feedback dynamics of a gas-solid fluidized bed, Fluidization XII, Harrison Hot Springs (Vancouver, Canada), 13-17 Mai 2007
  • KULKARNI S., METZGER B. & J. MORRIS 2008 “Extreme velocity fluctuations: transient jamming in concentrated suspension flow” AIP Conf. Proc.,Turquey 
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., SIERRA C., KHARBOUCH B., DRAOUI A., Etude expérimentale de l’influence de la masse chargée sur la structure de l’écoulement gaz-particules dans un lit fluidisé circulant, mars 2009, journée international de la thermique, Djerba,tunisie.
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., KHARBOUCH B., DRAOUI A., Etude numérique pour la validation de l’écoulement à l’intérieur d’un pilote expérimental de lit fluidisé circulant de grande dimension, mars 2009, Journée International de la THermique, Djerba,Tunisie.
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., SIERRA C., KHARBOUCH B., DRAOUI A., Analyse de la structure de l’écoulement gaz-particules dans un lit fluidisé circulant par la PIV, Marseille Août 2009, XIXème Congrès Français de Mécanique.
  • SIERRA C., BONNIOL F., TADRIST L., Analyse de la dynamique d'un lit fluidisé gaz-solide en intéraction acoustique avec son système de ventilation : comparaison théorie/expérience, Marseille Août 2009, XIXème Congrès Français de Mécanique.
  • BONNIOL F., SIERRA C., TADRIST L., Gas-fluidized bed dynamics : influence of the air-supply system, Montreal Canada 23-27 Août 2009, 8th World Congress of Chemical Engineering.
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., KHARBOUCH B., DRAOUI A. Caractérisation du comportement de la phase solide dans une colonne à lit fluidisé circulant par la PIV, mai 2010, International Symposium On Aircraft Materials. Marrakech, Maroc. (Accepté).
  • ZAABOUT A., BOURNOT H., KHARBOUCH B., Characterization of turbulent regime behavior in the dilute zone of CFB riser. Mai 2010, Fluidization XIII: New Paradigm in Fluidization Engineering, Gyeong-ju, Korea.


Thèses

  • METZGER B., «Sédimentation de particules et instabilités à bas nombre de Reynolds», Université de Provence, 2006
  • BONNIOL F., «Similitude des écoulements en lits fluidisés denses - Etude par modélisation et expérimentation de l'interaction acoustique entre le lit et le système de ventilation», Université de Provence, 2009
  • ZAABOUT A., Contribution expérimentale à l'étude du comportement hydrodynamique de l'écoulement gaz-particules dans les lits fluidisés circulant. Régimes et mécanismes de transitions. Université de la Méditerrannée / Université d'Abdelmalek Essaadi-Faculté des Sciences de Tétouan, 2010

Collaborations

  • Joël Quinard, IRPHE UMR CNRS 6594, Marseille
  • Chalmers University (Accueil pour un stage doctoral de T. Bergenblock, 3 mois)
  • B. Kharbouch et A. Draoui, Faculté des Sciences et Techniques de Tanger, Maroc
  • Jamal Chaouki, Université Polytechnique de Montréal, Canada
  • Denis Bartolo PMMH UMR CNRS 7636, Paris
  • Jason Butler, University of Florida, Floride, USA
  • Jeffrey Morris, Benjamin Levich Insitute, New York, NY, USA
  • Dave Pine, NYU, New York, NJ, USA
  • Michel Louge, Cornell University, New York, USA

 



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