3-1-1) Contours de vitesse tangentielle, axiale et radiale
:
Dans la figure- (3I-2), (3I-3) et (3I, 4), on a
représenté respectivement les contours des vitesses tangentielle,
axiale et radiale. Dans la figure (3I-2), la première remarque qu'on
peut avancer, c'est que le cyclone (B) donne des valeurs plus importantes par
rapport aux deux autres cyclones ( valeur max. atteinte est de l'ordre 16.61
(m/s)). Ces maximums se trouvent au niveau de l'espace annulaire juste à
l'entrée et sous le conduit de sortie. Pour la vitesse axiale, il est
clair que sa valeur tend vers zéro à l'entrée puisque nous
avons une entrée perpendiculaire à l'axe du cyclone (voir
figure-(3I-6A)). Les valeurs les plus importantes ressenties (de l'ordre 18.26
(m/s)) se trouvent dans le conduit de sortie où, il y a une
accélération des particules du fluide vers la sortie. Ceci est
dû essentiellement que dans l'axe du cyclone une dépression est
bien ressentie ce qui favorise le transfert d'énergie d'une section
à une autre.
Figure-(3I-2): contours de la vitesse tangentielle (m/s
géométries : A (gauche), B (milieu) et : C
Figure-(3I-3): contours de la vitesse axiale (m/s)
géométries : A (gauche), B
( ili ) t C
La figure (3I-4) représente les contours des vitesses
radiales. Les résultats du champ de la composante radiale
illustrés sur cette figure, montrent le comportement tridimensionnel de
l'écoulement dans le cyclone. A l'entrée des cyclones, la vitesse
radiale est bien présente puisque la résultante des vitesses dans
cette zone est composée de deux vitesses radiale et tangentielle, ceci
peut se visualiser par la figure correspondante en vecteurs vitesse ( voir
figure-(3I-6C)) par une couleur bleue. Il est à noter aussi que dans
cette zone, cette vitesse prend des valeurs importantes dans deux autres
régions, à savoir sous le conduit de sortie et le
récupérateur au fond des cyclones. La forme
géométrique du récupérateur est a un
évasement brusque après la partie conique ce qui donne naissance
à cette composante. Les valeurs maximales enregistrées dans les
trois cyclones en ordre (A, B et C) sont (11.26, 11.22 et 10.92 (m/s)). . Il
est intéressant donc, de rappeler que les oscillations de l'axe du noyau
autour de l'axe du cyclone provoquent une composante radiale à ne pas
négliger , ceci peut se constater sur la figure (3 I-4) par des zones
rouge (cyclone B) et jaune ( cyclones A , C).
Figure-(3I-4): contours de la vitesse radiale (m/s)
géométries : A (gauche), B (milieu)
et C.
3-1-2) contours de vitesse résultante
:
La grandeur de la vitesse résultante obtenue par le
modèle de turbulence est illustrée sur la figure (3I-5). Les
résultats font apparaître les particularités suivantes :
- elles sont faibles à l'entrée dans l'espace
annulaire côté conduit de sortie due
essentiellement aux forces centrifuges de l'écoulement.
- Elles sont importantes juste à l'entrée du
conduit de sortie
- Elles sont faibles dans le récupérateur et la
zone du noyau de l'écoulement.
Figure-(3I-5): contours de la vitesse résultante (m/s) : A
(gauche), B (milieu) et C.
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(c)-Vitesse radiale (m/s) à l'entrée.
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(d)-Vitesse tangentielle (m/s) à l'entrée.
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Figure-(3I-6): vecteurs vitesse
résultante, composantes : radiale, axiale tangentielle (m/s) à
l'entrée.
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3-2) Contours de Pression :
La figure (3I-7) montre le champ de la pression dans les
cyclones (A, B et C) obtenu en utilisant le modèle de turbulence RNG-
k-å. Ce champ présente les caractéristiques suivantes:
*) La pression est maximale à l'entrée et
relativement faible à l'intérieur du conduit de sortie.
*) L'écoulement tourbillonnaire dans l'espace annulaire
et à l'intérieur du conduit central fait que la pression dans les
régions éloignées de l'axe sont plus importantes que
celles rapprochées de l'axe dû à l'effet centrifuge de
l'écoulement et toute la masse du flux entraîné se trouve
plaquée contre la paroi.
*) Juste en aval de l'entrée, la diminution de pression
correspond à une accélération du fluide mise en
évidence par le champ de vitesse, voir plus loin.
*) Il est à noter aussi la déviation de l'axe du
vortex par rapport à l'axe du cyclone de façon assez
périodique mise en évidence clairement par le modèle en
question.. Ce phénomène physique est mentionné par
l'article de Dersksen (2000) et Talbi (2004).
*) La perte de charge minimale obtenue est celle
de le configuration ( C ), ce résultat est en bonne concordance avec les
résultats de l'article d'Obermain (2001).
Figure-(3I-7) : Pression statique (m/s) géométries
: A (gauche), B (milieu) et C.
3-3) Champ de l'énergie cinétique
turbulente et Intensité de turbulence:
Le modèle de turbulence donnent une énergie
cinétique turbulente relativement intense au niveau de l'entrée
du conduit de sortie et prés de la paroi, figure-(3I-8). Le terme de
production de la turbulence est certainement important dans ces zones, vu les
gradients élevés des vitesses moyennes.
Le modèle de turbulence donne aussi, mais à un
degré moindre, une production de turbulence non négligeable
à l'intérieur du conduit de sortie, dans la couche limite
prés de la paroi : il est à noter que dans l'espace annulaire, le
modèle donne une faible intensité de la turbulence. Cela concorde
en fait avec le résultat expérimental de Talbi. (2004) où,
on a remarqué que la turbulence transportée par le terme
convectif depuis le conduit d'entrée vers l'intérieur du cyclone,
décroît au fur et à mesure qu'on avance dans l'espace
annulaire en l'absence de mécanisme de production dans la zone du vortex
quasi-libre.
Pour l'intensité de turbulence représenté
à la figure-(3I-8) pratiquement c'est le même comportement
remarqué que l'énergie cinétique de turbulence.
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Figure-(3I-8) : énergie cinétique turbulente
(m2/s2) géométries : A(gauche), B(milieu)
et C .
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Figure-(3I-9): Intensité turbulente (%) : (C)
géométries : A (gauche), B (milieu) et C.
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