Étude numérique des transferts dynamiques et thermiques au sein d'un mélange turbulent gaz-goutte-particule (application à la zone d'injection de charge d'un réacteur à lit fluidisé de FCC)

L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension et la modélisation Eulerienne de l'écoulement turbulent triphasique gaz-goutte-particule qui siège dans la zone d'injection de charge d'un réacteur à lit fluidisé de FCC. Deux types de calcul numérique sont réalisés : une méthode Euler-Euler moyennées (résolution des équations Euleriennes moyennées) et une méthode Euler-Lagrange directe (suivi Lagrangien des inclusions et résolution directe de la phase porteuse). L'approche Euler-Euler retenue met en œuvre une adaptation à l'écoulement triphasique considéré des équations moyennées du modèle à deux fluides avec transfert de masse et de chaleur. Appliquée à la simulation [], elle a permis une étude qualitative de l'écoulement dans le riser et une caractérisation plus fine des mécanismes de transfert gaz-goutte-particule []Une étude des couplages dans cette zone et une validation de l'adaptation du modèle à deux fluides utilisée ont ensuite été entreprises par expérimentation numérique. Ce type de simulation utilise une approche Euler-Lagrange [] et effectue un suivi [] avec une approximation du type "point-force" pour les transferts gaz-inclusions. Basée sur une série de simulations diphasiques gaz-goutte, une étude de sensibilité à différents facteurs tels que le couplage inverse dynamique, le glissement moyen ou la variance initiale de température du gaz, a préalablement été menée afin d'en permettre une meilleure compréhension. Des calculs d'une configuration locale gaz-goutte-particule définie à partir de la simulation moyenne ont ensuite été réalisés. Ils ont permis une caractérisation plus précise de l'écoulement local et la validation a priori d'hypothèses adoptées pour la simulation moyennée telles que l'équilibre dynamique local gaz-goutte ou le caractère négligeable des tranferts thermiques par collision particule-goutte. [] Une analyse plus poussée a été entreprise pour l'équation de variance de température des inclusions dont le modèle de fermeture standard devient inefficace en présence d'un glissement moyen inter-phase important ou d'une variance de température du gaz insuffisante. Une première correction de ce modèle a été proposée et testée a priori et a posteriori.TOULOUSE-ENSEEIHT (315552331) / SudocSudocFranceF