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Développement d'une méthode de mesure de la célérité du son en écoulement diphasique - Application aux écoulements cavitants

type de publication      doctoral thesis
date de publication 07-04-2009
auteur(s) Shamsborhan Hiva
jury Cadot O.; Stutz B.; Deschenes C.; Gabillet C.; Caignaert G.; Coutier-Delghosa O.; Archer A.; François P.
école Arts et Métiers ParisTech
  
résumé La vitesse du son dans les écoulements cavitants varie considérablement en fonction du taux de vide local. Par exemple, elle est proche de 1500 m/s dans l’eau pure, 400 m/s dans la vapeur d’eau et peut diminuer bien en dessous de ces valeurs dans le mélange liquide-vapeur. Les écoulements cavitants sont donc quasiment incompressibles dans les zones purement liquides, et fortement compressibles dans les zones diphasiques. Il est nécessaire de prendre en compte la compressibilité du fluide dans les simulations numériques afin de reproduire certains mécanismes complexes associés aux instabilités de cavitation. Cela nécessite une estimation correcte de la vitesse du son dans un milieu cavitant.
Ce travail de thèse avait donc pour principal objectif la création d’une zone de cavitation homogène afin d’y mesurer la célérité du son en fonction du taux de vide. Un dispositif expérimental a donc été développé pour créer une telle zone. Deux méthodes pour mesurer la vitesse du son sont examinées : I- avec 3 capteurs de pression équidistants le long de la veine d’essais II- avec 2 hydrophones en vis-à-vis dans une section de la veine. Le taux de vide est mesuré à l’aide d’une sonde optique. L’étalonnage de la sonde optique et la validation des mesures des capteurs et des hydrophones, sont fait en écoulement eau-air. La méthode I étant plus adaptée pour la mesure de la vitesse du son, est appliquée pour un écoulement cavitant.
Pour chaque écoulement (eau-air et cavitant), les résultats sont comparés avec les modèles théoriques existants et une discussion est menée. Un bon accord se révèle entre les expériences et la théorie.
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