Amortissement des fluides circulant à contre-courant et sous deux phases dans des réseaux de tubes (Damping in Tube Arrays Subjected to Two Phase Cross Flow) (en anglais seulement)

Résumé

Une étude expérimentale a été menée pour comprendre le mécanisme d’amortissement qui se produit dans les réseaux de tubes quand s’y croisent des fluides en phases différentes. Cette étude mettait l’accent sur deux facteurs : l’influence du pourcentage de vide et celle du régime d’écoulement.Les tubes étaient disposés selon le maillage dit du triangle équilatéral « tourné » ou « inversé », avec un rapport pas/diamètre de 1,49.Le fluide de travail dont se composait la boucle de circulation de fluide diphasique était le réfrigérant CFC-11, qui modélise mieux les mélanges eau-vapeur que les mélanges eau-air sur le plan du rapport massique des phases, tout en permettant des changements de phase en fonction des variations de pression.Le pourcentage de vide était mesuré à l’aide d’un densitomètre gamma, ce qui constitue une amélioration par rapport au modèle homogène à l’équilibre (homogeneous equilibrium model ou HEM).Pour la mesure de l’amortissement, trois méthodes ont été utilisées : l’une (traditionnelle) fait appel à la largeur de bande à mi-puissance, la deuxième au décrément logarithmique et la troisième à l’ajustement exponentiel à l’amortissement dans les tubes. La comparaison des résultats a permis d’obtenir une valeur plus fiable.Les essais ont montré que la méthode de la largeur de bande à mi-puissance donnait une valeur d’amortissement plus élevée, en raison de l’élévation de la fréquence de vibration des tubes provoquée par les variations de masse et le couplage entre les tubes, qui dépendent du pourcentage de vide et du régime d’écoulement.La méthode dite de l’ajustement exponentiel s’est avérée celle qui donnait les valeurs les plus uniformes et les plus fiables.Une analyse dimensionnelle a permis d’étudier le lien entre l’amortissement et les paramètres associés à l’écoulement diphasique.Par conséquent, il semble utile de prendre en compte la tension superficielle (exprimée par le nombre de capillaires) en combinaison avec l’élément diphasique du rapport d’amortissement (« amortissement interfacial »).Le tracé de la courbe traduisant l’amortissement interfacial en fonction du pourcentage de vide a révélé aussi une forte dépendance entre l’amortissement et le régime d’écoulement, ce que ne faisaient pas apparaître les résultats obtenus par normalisation de l’amortissement diphasique.