Particle-laden flow around an obstacle in a square pipe : application to clogging in a steam generator

Les écoulements de particules sont présents dans de nombreux phénomènes naturels et applications industrielles. Lorsque ceux-ci rencontrent un ou plusieurs obstacles, les particules peuvent se retrouver piégées et se déposer contribuant ainsi à colmater la conduite où s'écoule la suspension. C'est ainsi que dans l'industrie nucléaire, un des problèmes récurrents est le colmatage des générateurs de vapeur présents dans les centrales nucléaires. L'objectif de cette thèse est la compréhension de la contribution de l'hydrodynamique dans le dépôt des particules. Pour mener à bien cette étude, nous avons réalisé des expériences de suivi de particules au sein d'un dispositif simplifié, qui consiste en un tube de section carrée obstrué partiellement à mi-hauteur. Nous avons modélisé le comportement des particules individuelles au sein de l'écoulement en prenant en compte de leur poids, la poussée d'Archimède, la traînée et la vitesse du fluide en tout point du dispositif. L'objectif à plus long terme est l’étude du comportement de suspensions dans des régimes d'écoulement plus représentatif de ceux présents dans un générateur de vapeurParticle flows are present in many natural phenomena and industrial applications. When the particles encounter one or more obstacles, they can be trapped and settled, triggering the clogging of the pipe containing the suspension. For example, in the nuclear industry, a recurring problem is the clogging of steam generators in nuclear power plants. The purpose of this PhD thesis is to understand the contribution of hydrodynamics in the deposition of particles. In order to carry out this study, we performed particle tracking experiments within a model device, which consists of a squared-section tube partially obstructed at mid-height. We modeled the behavior of individual particles within the flow taking into account their weight, buoyancy, drag and fluid velocity at any point in the device. The longer-term objective is to study the behavior of suspensions in flow regimes more representative of those present in a steam generato