LES MODELISATIONS DE L’INTERFACE SOLIDE-BULLE-LIQUIDE

Abstract

Cette étude concerne le domaine de l'ébullition hétérogène d‟un fluide au repos sur une plaque horizontale chauffante. Elle a pour but la modélisation de flux de chaleur de l‟interface solide bulle liquide ainsi que la simulation d‟ébullition en film. En premier lieu, un modèle mathématique a été développé incluant les paramètres les plus influents du phénomène d‟ébullitions telles, la surchauffe, la densité des sites de nucléation et les propriétés thermo-physiques des fluides. Ce modèle mathématique généré par la méthode des plans d‟expérience présente une parfaite concordance avec une large gamme des données expérimentales et ceci pour le régime d‟ébullition nucléée partielle ainsi que complètement développée. Cette nouvelle corrélation constitue un plus dans l‟amélioration du domaine de l‟ébullition et les bons résultats obtenus montrent que le mode de croissance des bulles de vapeur dépend fortement de la valeur de la surchauffe, de la densité de site de nucléation, de la chaleur latente de vaporisation et de la tension superficielle. Deuxièmement, une simulation de la dynamique de croissance de bulles d'ébullition (naissance, ascension, disparition et fréquence de détachement…) sous l‟effet de la surchauffe a été réalisée. Cette simulation est basée sur la méthode de volume de fluide (VOF) qui est utilisée pour les fluides non miscibles à deux ou plusieurs phases. Les résultats obtenus montrent que la vitesse de croissance de la bulle et sa fréquence d‟émission favorise les échanges thermiques. Donc une corrélation évidente existe entre les transferts de chaleur et la fréquence de détachement ; plus celle-ci est grande plus les transferts de chaleur sont améliorés. L‟essentiel des transferts de chaleur est induit par les mouvements de liquide liés au départ de la bulle. Donc ce travail de recherche a permis d'avoir un modèle mathématique probant pour le calcul de flux de chaleur par ébullition nucléée en fonction de différents paramètres. Il a aussi permis la simulation de l'ébullition en film décrivant la croissance jusqu‟à la disparition des bulles.