Thèse doctorat : Thermique et Energétique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 172-177.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 257 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Énergétique et transfert : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 179 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 44 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science de la Terre et de l'environnement : Université de Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 255 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Enegétique et transferts : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 103 réf.

Th.--Sci.--Toulouse--I.N.P., 1981. N°: 52.

Th. univ.--Sci.--Toulouse--I.N.P., 1978. N°: 5.

La cavitation est un phénomène de changement de phase dans les zones de basses pressions des machines hydrauliques. Ses conséquences sont souvent néfastes : pertes de performances, génération de bruit et de vibrations, abrasion des matériaux... Ces effets deviennent une préoccupation importante dans la conception des machines hydrauliques. Ce travail a pour objectif principal de développer un modèle de simulation numérique pour la simulation de la cavitation à haut ordre de précision, pour des écoulements compressibles visqueux, et pour des géométries complexes. Le modèle adopté pour la modélisation de la cavitation est le modèle de mélange homogène. Cette formulation ne dépend d'aucun paramètre empirique et peut être aisément étendu à du multi-espèce. Nous utilisons un code de volumes finis, dont le haut ordre de reconstruction est assuré par la méthode des moindres carrés mobiles. / Cavitation is a phase change phenomenon, wich occurs in low pressure areas in hydraulic systems. Its consequences are often harmful and undesired : it causes loss of efficiency, noise and vibration generation, and structural abrasion... These effects become a major preoccupation in the conception of hydraulic systems. The main objective of this work is to develop a numerical tool for the numerical modelisation of cavitation at high orders of accuracy, for compressible and viscous flows, in complex geometries. The model used for the modelisation of the cavitation is the homogeneous mixture model, wich formulation is independent of empirical parameters, and is easily extendable for multi-spieces flows. We use a finite volume developped in the DynFluid laboratory, in wich the high accuracy order of reconstruction is obtained using the Moving Least Square approximation.

Une turbine diphasique est utilisée pour remplacer le détendeur classique des systèmes de réfrigération. Dans la turbine, une tuyère transforme l'enthalpie de l'écoulement en énergie cinétique. Remplacer la détente isenthalpique classique par une détente isentropique augmente le coefficient de performance d'un système de réfrigération d'une valeur qui peut aller jusqu'à 20 %, pour la même consommation électrique du compresseur. Pendant cette transformation, la pression statique de l'écoulement diminue et un changement de phase se produit au col de la tuyère. La détente d'un écoulement diphasique est étudiée analytiquement et simulée avec le logiciel de CFD Fluent 13. Un modèle d'évaporation adapté à la détente diphasique est ajouté à l'algorithme de dynamique de fluide dans Fluent 13, afin de créer et simuler le changement de phase à l'intérieur de la tuyère. Le modèle d'évaporation est basé sur la théorie de la nucléation et sur des résultats expérimentaux. Le modèle calcule le taux de nucléation hétérogène initiée par les cavités de la paroi intérieur de la tuyère, et le taux de nucléation hétérogène initiée par la présence de bulles de vapeur au cœur de l'écoulement. Outre les tuyères, la roue de la turbine est aussi conçue. La roue récupère l'énergie cinétique d'un écoulement diphasique et la transforme en un couple de moment. La géométrie des différents éléments de la roue est définie afin d'assurer l'intégrité mécanique et un bon rendement énergétique. La conception de la roue prend en considération le comportement de l'écoulement en contact avec les paliers de la roue, la perte de puissance due aux frottements aérauliques, ainsi que de nombreux autres facteurs. Fluent 13 est utilisé pour simuler l'écoulement diphasique à l'intérieur des augets de la roue, ainsi que pour calculer les pertes dues aux frottements aérauliques. Le rendement calculé de la turbine est vérifié avec des tests d'une turbine diphasique dans un groupe refroidisseur d'eau ayant une puissance de réfrigération de 700 kW. / A two-phase turbine used to replace the usual expander in a refrigeration system needs a nozzle/expander to transform the flow enthalpy into kinetic energy. Replacing the isenthalpic expansion by the isentropic one, increases the coefficient of performance of refrigeration system up to 20% for the same compressor input power. During this transformation, the static pressure of the flow decreases and a phase change occurs at the nozzle throat. The expanding and flashing flow in the convergent and divergent parts of a nozzle is analytically studied and then simulated using the CFD software Fluent 13. A separate evaporation model is added to the fluid dynamics algorithms in Fluent 13 in order to create the phase change inside the nozzle. The evaporation model is based on the classical theory of nucleation and on experimental results: it calculates the heterogeneous nucleation initiated by the wall cavities and the heterogeneous nucleation initiated by the presence of vapor bubbles in the flow. The turbine is composed of the designed nozzles and a rotor that recovers the kinetic energy of the two-phase flow and transforms it into torque. The geometry of the rotor components is designed to provide mechanical integrity and high efficiency. The design takes into consideration the flow behavior inside the rotor, the power loss due to drag force, and many other factors. Fluent 13 is used to study the flow inside the rotor buckets and to estimate the power loss due to drag force. The turbine calculated efficiency is verified by testing a two-phase turbine in a water chiller having a refrigeration capacity of 700 kW.