Experimental and numerical contribution to the improvement of horizontal two-phase flow transition modeling

Plusieurs régimes d’écoulement diphasiques adiabatiques eau/air horizontaux (écoulements dispersés àbulles et intermittents) et leur développement axial ont été étudiés dans l'expérience METERO,constituée d’une conduite circulaire horizontale de 100 mm de diamètre interne. Différentes techniques d’instrumentation ont été améliorées et utilisées pour mesurer les grandeurs caractéristiques de l’écoulement afin d’apporter une description locale et l'évolution axiale des écoulements. Les mécanismes physiques responsables des régimes d’écoulement et de leurs transitions, notamment la compétition entre forces turbulente et de flottabilité ont été explicités. Les différences entre les régimes à bulles et intermittent ont été mises en évidence et les processus physiques à l’origine de ces différences ont été expliqués. Deux nouvelles cartes de régime d’écoulement adimensionnelles ont été proposées: la première apporte une amélioration à la représentation de Taitel & Dukler (1976) et propose un nouveau critère de transition. La deuxième, novatrice, quantifie les effets des forces de turbulence et de flottabilité en fonction du taux de vide.Several horizontal water-air two-phase adiabatic flows (dispersed bubbly flows and intermittent flows)and their axial evolutions have been studied in the METERO experiment which is consisted of ahorizontal circular test section with an internal diameter of 100 mm. Different measurement techniqueshave been improved and utilized to measure the flow characteristics in order to bring a localdescription and axial evolution of the flows. The responsible physical mechanisms of the flow regimesand their transitions, particularly the competition between turbulent force and buoyancy force havebeen explained. The differences between dispersed bubbly flows and intermittent flows have beenhighlighted and the physical process at the origin of these differences has been explained. Two newdimensionless flow regime maps have been proposed: the first one brings an improvement to therepresentation of Taitel & Dukler (1976) and proposes new transition criteria. The second novel maptakes into account the effects of turbulent and buoyancy forces and the void fraction