Etude du mouvement d’une bulle flottante en présence d’une paroi mobile dans une cavité carrée

Ayoub Afass$^{1}$, Soufiane Derfoufi$^{1}$, Mohamed Ahachad$^{1}$, Mustapha Mahdaoui$^{1}$
$^{\star}$ : afassayoub@gmail.com
$^{1}$ faculte de science et technique de tanger
Mots clés : Méthode de lattice Boltzmann, énergie solaire, génération directe de vapeur, modèle pseudopotentiel, changement de phase
Résumé :

La popularité des énergies renouvelables dans le monde ne cesse de croître au cours des dernières années. Dans ce contexte, l’énergie solaire thermique concentrée (CSP) est la forme d’énergie la plus prometteuse en raison de sa grande efficacité et de sa capacité à fonctionner en continu grace au stockage thermique. Au fil des années, de nombreuses dispositions ont été prises pour améliorer les performances de ce système. La génération directe de vapeur (DSG) est une configuration dans laquelle la vapeur est générée directement dans le récepteur. En outre, cette technologie élimine le besoin d’échangeurs de chaleur et de fluide caloporteur, ce qui réduit les coûts d’exploitation. Le processus d’écoulement multiphase rencontré dans la technologie CSP avec DSG, nécessite un examen complet pour comprendre les multiples régimes d’écoulement évoluant dans le récepteur. Dans cette étude, nous explorons numériquement l’effet de la force de l’écoulement et de la position de la paroi mobile sur la structure de l’écoulement et le comportement dynamique de la bulle dans une enceinte carrée, en utilisant le modèle pseudopotentiel de la méthode lattice Boltzmann. La disposition terminale de la bulle reflète la concurrence entre les forces existantes. Lorsque le nombre de Reynolds dépasse la valeur de Re=600, la force de l’écoulement du fluide l’emporte sur la flottabilité et pousse la bulle vers le centre du vortex primaire, quelle que soit la configuration de la paroi. En termes de structure d’écoulement, les structures d’écoulement entraînées par les parois dominent la cavité carrée dans tous les cas étudiés. La configuration du mouvement de la paroi affecte la trajectoire de la bulle, en particulier dans le cas de la paroi gauche où la bulle n’atteint que le deuxième quart de la hauteur de la cavité avant d’être entraînée vers le centre du vortex primaire. Il est à noter que la configuration de la paroi a un impact important sur la trajectoire des bulles pour des valeurs égales de Reynolds.

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