Répertoire des expertises
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Description des domaines de recherche

La recherche menée par la Chaire industrielle CRSNG/General Electric en écoulement diphasique vise à améliorer l'oxygénation de l'eau en aval des barrages hydroélectriques, un des enjeux étant de préserver la faune aquatique. L'objectif est de développer la compréhension fondamentale et la technologie appliquée nécessaire à l'industrie dans le domaine des écoulements diphasiques. Des outils expérimentaux et numériques sont développés pour concevoir des lois de similitude, obtenir les données de validation pour la simulation numérique de turbines hydroélectriques aérantes. Le programme de recherche combine la mécanique des fluides, les écoulements diphasiques, la dynamique des structures, les méthodes de mesure et la modélisation numérique. La Chaire dispose de différentes boucles d’essai aéro-hydrauliques dont une boucle majeure à pression contrôlée reproduisant les conditions d’écoulement à échelle réelle. Elle est également dotée d’un environnement de calcul avancé et de développement logiciel spécialisé en interactions fluide-structure et écoulements multiphasiques. 

Études fondamentales sur les interactions bulle-écoulement – Exp./Num. Simulation numérique directe du comportement de bulles isolées et en groupe. Détermination des efforts induits par la présence d’autres bulles ou parois. Visualisation par stéréovision des trajectoires de bulles et mesure de l’écoulement environnant.

Injection d’air par profil hydrodynamique aérant – Exp./Num. Mesures et analyse de la qualité de l’écoulement diphasique par sonde optique autour de profils hydrauliques aérants en fonction des débits air/liquide et angle d'attaque. Fractionnement/ coalescence des nappes d’air et des bulles. Développement d’outils de simulation numérique Euler-Euler/Lagrange et de conditions aux limites aux abords de l’injecteur d’air d’un profil dans un écoulement d’eau. Prédiction de l’écoulement dans la zone proche de l'injecteur.

Évolution des nuages de bulles dans un coude divergent – Exp. Effet des forces centrifuges et de gradient pression adverse sur un écoulement à bulles dans un modèle d’aspirateur (coude divergent). Lois de similitude de l'évolution des nuages de bulles dans un écoulement en expansion; pertes de charge dans un aspirateur aéré.

Évolution des nuages de bulles en écoulement tourbillonnant – Exp. Mesure de l'interaction entre écoulement à bulle et vorticité. Quantification de la migration et du fractionnement des bulles par vortex et de l’effet dispersif des bulles sur la vorticité. Établissement des lois de similitude de la dynamique des bulles, de leur coalescence et fractionnement dans un écoulement centrifugé.

Efforts sur profils hydrodynamiques aérés – Exp./Num. Mesure des efforts induits par écoulement à bulles. Réponse vibratoire et amortissement induit par écoulement diphasique d’un profil portant flexible. Prédiction par simulation numérique des efforts sur profil hydrodynamique en écoulement diphasique. Détermination des pertes de charge associées à l'injection d'air au niveau des aubes de turbine.

Simulation et mesures de l'aération d'une turbine – Exp./Num. Simulation de l'aération dans un modèle complet turbine/aspirateur. Tests sur modèles et prototypes expérimentaux installés aux laboratoires de General Electric à Grenoble.

Intérêts de recherche

Type(s) d'expertises (sujets CRSNG)
  • 1500 GÉNIE DE L'ENVIRONNEMENT
  • 1501 Qualité de l'eau, pollution
  • 2100 GÉNIE MÉCANIQUE
  • 2107 Modélisation, simulation et méthodes des éléments finis
  • 2109 Instrumentation et systèmes mécaniques
  • 2200 MÉCANIQUE DES FLUIDES
  • 2201 Turbulence
  • 2202 Systèmes polyphasiques
  • 2203 Modélisation et simulation
  • 2104 Vibrations

Personnel de recherche

Professeurs / chercheurs (1)