Qu’est-ce qu’un écoulement de fluide monophasé ou multiphasé? – Définition

Flux de fluide monophasé ou multiphase

Flux de fluide monophasé

L’étude classique de la dynamique des fluides se concentre sur le flux d’une seule phase homogène , par exemple l’eau, l’air, la vapeur. Toutes les équations et relations d’écoulement de fluide décrites normalement dans cette section concernent l’écoulement d’une seule phase de fluide, liquide ou vapeur.

Lorsque le débit simultané de liquide et de gaz se produit à certains endroits importants dans les systèmes d’écoulement de fluide, le problème doit être résolu en tant que flux en deux phases . Les relations relativement simples utilisées pour analyser un écoulement monophasé sont insuffisantes pour analyser un écoulement diphasique.

Débit de fluide à deux phases

Par définition, le flux polyphasique est le flux interactif de deux phases distinctes ou plus ayant des interfaces communes dans, par exemple, un conduit. Chaque phase, représentant une fraction volumique (ou fraction massique) de matières solides, liquides ou gazeuses, a ses propres propriétés, vitesse et température .

Un flux multiphase peut être un flux simultané de:

• Matériaux avec différents états ou phases (par exemple, mélange eau-vapeur).
• Matériaux ayant des propriétés chimiques différentes mais se trouvant dans le même état ou la même phase (par exemple, des gouttelettes d’huile dans l’eau).

Il existe de nombreuses combinaisons dans les processus industriels, mais la plus courante est l’écoulement simultané de vapeur et d’eau liquide (comme dans les générateurs de vapeuret les condenseurs ). Dans l’ ingénierie du réacteur une grande étude a été réalisée sur la nature des flux en deux phases dans le cas d’une perte de liquide de refroidissement accident ( APRP ), ce qui est un accident d’importance dans la sûreté des réacteurs et dans toutes les analyses thermohydrauliques ( Analyses DNBR ).

Caractéristiques de l’écoulement de fluide multiphasique

Tous les problèmes d’écoulement polyphasique ont des caractéristiques qui sont typiquement différentes de celles trouvées dans les problèmes monophasés.

• Dans le cas de la vapeur et de l’eau liquide, la densité des deux phases diffère d’un facteur d’environ 1000 . Par conséquent, l’influence de la force du corps gravitationnel sur les écoulements polyphasiques est beaucoup plus importante que dans le cas d’écoulements monophasés.
• La vitesse du son change considérablement pour les matériaux subissant un changement de phase et peut être différente de plusieurs ordres de grandeur. Cela influe considérablement sur l’ écoulement à travers un orifice .
• La concentration relative des différentes phases est généralement un paramètre dépendant d’une grande importance dans les écoulements polyphasiques, alors qu’il s’agit d’un paramètre sans conséquence dans les écoulements monophasés.
• Le changement de phase signifie que les chutes de pression induites par le flux peuvent entraîner un changement de phase supplémentaire (par exemple, l’eau peut s’évaporer à travers un orifice) augmentant le volume relatif du milieu gazeux compressible et augmentant les vitesses d’efflux, contrairement au flux incompressible monophasé où la diminution d’un l’orifice diminuerait les vitesses d’efflux.
• La distribution spatiale des différentes phases dans le canal d’écoulement affecte fortement le comportement de l’écoulement.
• Il existe de nombreux types d’instabilités dans le flux polyphasique.