Comptes Rendus
no. 1
Modélisation et simulation numérique du changement de phase liquide–vapeur en cavité

Présenté par : Sébastien Candel

Virginie Daru1, 2  ; Marie-Christine Duluc1, 3  ; Olivier Le Maître1, 4  ; Damir Juric1  ; Patrick Le Quéré1
1 LIMSI-CNRS, UPR 3251, B.P. 133, 91403 Orsay cedex, France
2 Laboratoire SINUMEF, ENSAM, 151, boulevard de l'hôpital, 75013 Paris, France
3 CNAM, 292, rue Saint-Martin, 75141 Paris cedex 03, France
4 LME, université d'Evry, 40, rue du Pelvoux, CE1455, 91020 Evry cedex, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 25-33.

Un modèle numérique d'écoulement avec changement de phase liquide–vapeur en cavité fermée est présenté. L'interface liquide–vapeur est décrite par une méthode de front tracking. Le liquide est considéré comme parfaitement incompressible, tandis que la vapeur est assimilée à un gaz parfait faiblement compressible. Ce modèle tient compte de la courbe de saturation. Des simulations sont réalisées à partir d'un cas-test 1D, assimilable à un autocuiseur. Les résultats sont comparés avec une solution approchée utilisant un modèle faible Mach.

A model for the simulation of boiling flow with phase change in a closed cavity is presented. A front-tracking method is used to deal with the liquid–vapor interface. The liquid phase is incompressible while the vapor phase is weakly compressible and obeys to the perfect gas law. This model can deal with large density ratio (ρl/ρv≃1000) flows while accounting for the saturation curve. Computations are performed on a 1D validation case, idealizing a pressure cooker. Results are compared with a low Mach number approximation.

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DOI : 10.1016/j.crme.2005.10.015
Mot clés : Mécanique des fluides numérique, Écoulement compressible, Changement de phase, Liquide–vapeur, Courbe de saturation
Keywords: Computational fluid mechanics, Compressible flow, Phase-change, Liquid–vapor, Saturation curve
Virginie Daru 1, 2 ; Marie-Christine Duluc 1, 3 ; Olivier Le Maître 1, 4 ; Damir Juric 1 ; Patrick Le Quéré 1

1 LIMSI-CNRS, UPR 3251, B.P. 133, 91403 Orsay cedex, France
2 Laboratoire SINUMEF, ENSAM, 151, boulevard de l'hôpital, 75013 Paris, France
3 CNAM, 292, rue Saint-Martin, 75141 Paris cedex 03, France
4 LME, université d'Evry, 40, rue du Pelvoux, CE1455, 91020 Evry cedex, France 
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Virginie Daru; Marie-Christine Duluc; Olivier Le Maître; Damir Juric; Patrick Le Quéré. Modélisation et simulation numérique du changement de phase liquide–vapeur en cavité. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 25-33. doi : 10.1016/j.crme.2005.10.015. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.10.015/

[1] G. Tryggvason; B. Bunner; A. Esmaeeli; D. Juric; N. Al-Rawahi; W. Tauber; J. Han; S. Nas; Y.-J. Jan A front-tracking method for the computation of multiphase flows, J. Comput. Phys., Volume 169 (2001), pp. 708-759

[2] S. Shin; D. Juric Modeling three-dimensional multiphase flow using a level contour reconstruction method for front tracking without connectivity, J. Comput. Phys., Volume 180 (2002), pp. 427-470

[3] D. Juric; G. Tryggvason Computations of boiling flows, Int. J. Multiphase Flow, Volume 24 (1998), pp. 387-410

[4] D. Juric; V. Daru; M.C. Duluc Simulation d'écoulements liquide–gaz à l'intérieur d'une cavité chauffée, Congrès Français de Thermique, SFT, 2004, pp. 95-100

[5] J.M. Delhaye Jump conditions and entropy sources in two-phase systems. Local instant formulation, Int. J. Multiphase Flow, Volume 1 (1974), pp. 395-409

[6] D.R. Chenoweth; S. Paolucci Natural convection in an enclosed vertical layer with large horizontal temperature differences, J. Fluid Mech., Volume 169 (1986), pp. 173-210

[7] A. Majda; J. Sethian The derivation and numerical solution of the equations for zero Mach number combustion, Combust. Sci. Technol., Volume 42 (1985), pp. 185-205

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