Étude des forces dues à la turbulence dans un écoulement diphasique transverse sur un faisceau de tubes en configuration triangulaire tournée.

Des écoulements diphasiques transverses existent dans de nombreux types d'échangeurs de chaleur. Les forces induites par ce genre d'écoulements peuvent engendrer des vibrations, qui, même si celles-ci sont faibles aboutissent par un endommagement ou même une rupture des tubes. Une meilleure connaissance des forces dues aux écoulements diphasiques transverses peut permettre d'adapter la conception des échangeurs de chaleurs afin de limiter les vibrations induites par l'écoulement. Des études ont déjà été effectuées sur le sujet, en fournissant des données sur les régimes d'écoulements, les instabilités fluidélastiques et sur les forces dues à la turbulence. Cependant les spectres fréquentiels des forces dues à la turbulence en écoulement diphasique transverse ont rarement été étudiés, ceux-ci étant supposés être relativement plats. Or une étude récente effectuée sur des tubes ayant un plus gros diamètre que dans un générateur de vapeur réel a mis en évidence l'existence de forces quasi-périodiques inattendues. Des expériences ont alors été conduites avec un faisceau de tubes en configuration triangulaire tournée pour déterminer si ces forces existent toujours sur un faisceau de tubes ayant la même géométrie que celle d'un générateur de vapeur. L'écoulement diphasique a été obtenu par un mélange eau-air. Les forces quasi-périodiques ont également été observées dans ces expériences. Ce projet vise à comprendre les forces induites par la turbulence sur un faisceau de tubes soumis à un écoulement diphasique transverse. La mesure des forces dans un faisceau de tubes de petit diamètre a nécessité un travail rigoureux pour le design de la section d'essai, et la conception des tubes instrumentés qui mesurent les forces. Des données sur les spectres fréquentiels des forces dynamiques de portance et de trainée auxquelles sont soumis les tubes sont fournies. L'évolution des forces rms en fonction du flux massique et des fréquences moyennes des forces en fonction de la vitesse d'écoulement sont également étudiés. Ce projet fournit des résultats concernant l'effet de la position des tubes dans le faisceau sur les forces mesurées, ainsi que diverses données concernant la corrélation spatiale des forces. Les résultats obtenus sont comparés avec des résultats obtenus par de précédentes études. Une étude approfondie de la forme des spectres des forces dynamiques permet de mettre en place un nouveau procédé permettant de relier une densité spectrale de puissance