Published November 16, 1995 | Version v1
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Physical analysis and modelling of aerosols transport. implementation in a finite elements code. Experimental validation in laminar and turbulent flows

Description

The aim of this work consists in the Fluid Mechanics and aerosol Physics coupling. In the first part, the order of magnitude analysis of the particle dynamics is done. This particle is embedded in a non-uniform unsteady flow. Flow approximations around the inclusion are described. Corresponding aerodynamic drag formulae are expressed. Possible situations related to the problem data are extensively listed. In the second part, one studies the turbulent particles transport. Eulerian approach which is particularly well adapted to industrial codes is preferred in comparison with the Lagrangian methods. One chooses the two-fluid formalism in which career gas-particles slip is taken into account. Turbulence modelling gets through a k-epsilon modulated by the inclusions action on the flow. The model is implemented In a finite elements code. Finally, In the third part, one validates the modelling in laminar and turbulent cases. We compare simulations to various experiments (settling battery, inertial impaction in a bend, jets loaded with glass beads particles) which are taken in the literature or done by ourselves at the laboratory. The results are very close. It is a good point when it is thought of the particles transport model and associated software future use. (author)

Abstract (French)

Ce travail s'inscrit dans le cadre du couplage entre la Mecanique des Fluides et la Physique des aerosols. Dans une premiere partie, on effectue l'analyse phenomenologique de la dynamique d'une particule isolee placee dans un ecoulement instationnaire et non uniforme. Les approximations de l'ecoulement autour de l'inclusion solide sont decrites. Les formules de la trainee aerodynamique correspondante sont explicitees. Une liste des situations observables en fonction des donnees du probleme est dressee. Dans une deuxieme partie, on etudie le transport turbulent des particules. L'approche eulerienne, mieux adaptee aux logiciels industriels, est preferee a la demarche lagrangienne. Le formalisme bifluide qui permet d'apprehender le glissement par rapport au fluide porteur des particules de diametre superieur au micrometre est adopte. La turbulence est prise en compte par un modele k-epsilon module par la presence des inclusions dans l'ecoulement. L'ensemble est implante dans un programme de calculs aux elements finis. Enfin, dans une troisieme partie on valide la modelisation dans des cas laminaires et turbulents par la confrontation entre la simulation et diverses experiences (batterie de sedimentation, impaction inertielle dans un coude, jets d'air charges en billes de verre) empruntees a la litterature ou realisees au laboratoire. Les resultats compares sont tres proches. Ceci est de bon augure quant a l'utilisation future de notre modele de transport partlculaire et du module informatique associe. (auteur)

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Original title (French)
Analyse physique et modelisation du transport d'aerosols. Integration dans un programme de calculs aux elements finis Validation experimentale en ecoulements laminaires et turbulents.

Publishing Information

Imprint Pagination
311 p.
Report number
CEA-R--5715

Optional Information

Notes
235 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/