Caractéristiques dynamiques d'un écoulement co-courant eau-huile-air Dynamic Characteristics of a Co-Current Water-Oil-Air Flow

Abstract

Les auteurs présentent une étude expérimentale sur la structure locale d'un écoulement quasi parallèle co-courant à trois phases : eau-huile-air. L'objectif principal de cette étude est la détermination des contraintes de cisaillement aux interfaces eau-huile et air-huile. L'écoulement est réalisé dans un canal rectangulaire équipé d'une soufflerie et d'un système pour séparer et recycler les phases liquides, en continu. Les résultats expérimentaux présentés sont relatifs aux régimes lisses des interfaces : les vitesses et leurs fluctuations sont mesurées par anémométrie laser dans l'eau et anémométrie à film chaud dans l'air. Les résultats sur l'interface gaz-liquide confirment que l'écoulement est identique à celui sur une paroi se déplaçant à la vitesse du liquide à la surface. Dans l'eau, la structure est celle d'un écoulement de Couette turbulent. Près de la paroi inférieure et près de l'interface liquide-liquide les échelles locales de vitesse et de longueur regroupent assez bien les mesures de vitesses et de fluctuations turbulentes longitudinales. This article is an experimental investigation, of the local structure of a quasi-parallel co-current three-phase flow invoiving water, oil and air. The main aim of this investigation is to determine the shear stresses on the water-oil and air-oil interfaces. Flow is induced in a rectangular channel equipped with a wind tunnel and a system for separating and recirculating the liquid phases continuously. The experimental results that are given have to do with smooth interface regimes. Velocities and their fluctuations are measured by laser anemometry in water and by hot-wire anenometry in air. The results on the gas-liquid interface confirm that flow is identical to flow over a wall moving at the velocity of the liquid on the surface. In water, the structure is that of a turbulent Couette flow. Near the bottom wall and near the liquid-liquid interface, the local scales of velocity and length effectively group the measurements of velocity and of longitudinal turbulent fluctuations.