HAL Id: tel-02000282
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Submitted on 1 Feb 2019
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Simulation du bullage dans un photobioréacteur
Wenbiao Jiang
To cite this version:
Wenbiao Jiang. Simulation du bullage dans un photobioréacteur. Autre. Université Paris-Saclay, 2018. Français. �NNT : 2018SACLC086�. �tel-02000282�
NNT : 2018SA CLC086
Simulation of bubbling in a photobioreactor
Th `ese de doctorat de l’Universit ´e Paris-Saclay pr ´epar ´ee `a CentraleSup ´elec Ecole doctorale n◦579 Sciences m ´ecaniques et ´energ ´etiques, mat ´eriaux et g ´eosciences (SMEMaG) Sp ´ecialit ´e de doctorat : G ´enie des proc ´ed ´es Th `ese pr ´esent ´ee et soutenue `a Gif-sur-Yvette, le 5 d ´ecembre 2018, par
M. W
ENBIAOJ
IANGComposition du Jury :
M. HAVET Jean-Louis
Professeur, GPIP, CNAM Paris Pr ´esident
Mme. CHARCOSSET Catherine
DR CNRS, LAGEP, Universit ´e Lyon 1 Rapporteur
Mme. CHARTON Sophie
Chercheur Senior HdR, CEA Marcoule Rapporteur
M. DALMAZZONE Didier
Professeur, UCP, ENSTA Paris Tech Examinateur
M. POZZOBON Victor
Ing ´enieur de Recherche, Dr., LGPM, CentraleSup ´elec Co-directeur de th `ese M. PUEL Franc¸ois
Professeur, LGPM, CentraleSup ´elec Directeur de th `ese
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「 仁遠乎哉❄我欲仁，斯仁至矣。」
孔子
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✸✳✷ ❚❤❡ ♠❡t❤♦❞ ❢♦r ❝❛❧❝✉❧❛t✐♥❣ ❜✉❜❜❧❡ ✈♦❧✉♠❡✳ ✭❛✮ ΩV ✐s t❤❡ ♠❛①✐♠✉♠
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✭❜✮ ❉✉r✐♥❣ ❜✉❜❜❧❡ s♣r❡❛❞✐♥❣✱ Ωh ✐s t❤❡ ❣❛s ✈♦❧✉♠❡ t❤❛t ✐s ❤❡❧❞ ❜② t❤❡
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✈♦❧✉♠❡s✳ ◆♦t✐❝✐♥❣ t❤❛t t❤❡ ♦✈❡r❧❛♣♣✐♥❣ ✈♦❧✉♠❡ r❡♣r❡s❡♥t❡❞ ❜② t❤❡ ❞❛r❦
r❡❣✐♦♥ ❛♣♣❡❛rs t✇✐❝❡ ✐♥ t❤❡ t♦t❛❧ ✈♦❧✉♠❡✱ t❤✉s t❤❡ t❤❡♦r❡t✐❝❛❧ ❜✉❜❜❧❡
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✸✳✸ ❚❤❡ ❞✐✛❡r❡♥❝❡ ❜❡t✇❡❡♥ t❤❡ ❜✉♦②❛♥❝② ❢♦r❝❡FBh ❛♥❞ t❤❡ ❛❞❤❡s✐✈❡ ❢♦r❝❡Fa
✈❡rs✉s s♣r❡❛❞✐♥❣ r❛❞✐✉sr ❢♦r t❤❡ ❤♦r✐③♦♥t❛❧ ♣❛rt✳ δ= 0 ✐♥❞✐❝❛t❡sFBh = Fa✱ δ < 0 ✐♥❞✐❝❛t❡s FBh < Fa✳ ❆♥❞ r♠❛① ✐s t❤❡ ♠❛①✐♠✉♠ s♣r❡❛❞✐♥❣
r❛❞✐✉s✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✼
✸✳✹ ❋✉♥❝t✐♦♥ ΩH = εh(1−cosθ
H)3sin3θH
2+3 cosθH−cos3θH
i12
❢♦r ❞✐✛❡r❡♥t κ✳ ❚❤❡ ❝✉r✈❡s ❛r❡
s❧✐❣❤t❧② st❛❣❣❡r❡❞ ❢♦r ❜❡tt❡r ✈✐s✐❜✐❧✐t② ♦❢ t❤❡ ✢❛t t❛✐❧s✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✽
✸✳✺ ▼❛①✐♠✉♠ ❜✉❜❜❧❡ ✈♦❧✉♠❡ Ω ✈❡rs✉s ✇❡tt❛❜✐❧✐t② θH✿ ❛ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ❜❡✲
t✇❡❡♥ t❤❡ t❤❡♦r❡t✐❝❛❧ ♣r❡❞✐❝t✐♦♥ ✭✸✳✷✷✮ ❛♥❞ t❤❡ ❡①♣❡r✐♠❡♥t❛❧ ❞❛t❛ ❢r♦♠
▲✐♥ ❡t ❛❧✳ ❬✶✶✹❪✳ ❚❤❡ t❤❡♦r② ❛❧✐❣♥s ✇❡❧❧ ✇✐t❤ t❤❡ ❡①♣❡r✐♠❡♥ts ❢♦r t✇♦
♦r✐✜❝❡ s✐③❡s✱ R1= 0.275♠♠ ❛♥❞R2= 0.125♠♠✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✾
✸✳✻ ❆ ❧✐❣❤t r❛② tr❛✈❡❧✐♥❣ ✐♥ ❧✐q✉✐❞ ✇✐❧❧ ❜❡ r❡❢r❛❝t❡❞ ✇❤❡♥ ✐t ❛rr✐✈❡s ❛t t❤❡
❣❛s✲❧✐q✉✐❞ ✐♥t❡r❢❛❝❡✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✵
✸✳✼ ❆♥ ❛♥♥✉❧❛r✲❧✐❦❡ s❤❛❞♦✇ ✐s ❢♦r♠❡❞ ♦♥ t❤❡ r❡❝♦r❞✐♥❣ ♣❧❛♥❡ ✇❤❡♥ ❛ ❧✐❣❤t
❜❡❛♠ tr❛✈❡❧✐♥❣ ✐♥ ❧✐q✉✐❞ ♠❡❡t ❛ ❣❛s ❜✉❜❜❧❡ ❞✉❡ t♦ t❤❡ r❡❢r❛❝t✐♦♥✳ ✳ ✳ ✳ ✹✶
✸✳✽ ❙❝❤❡♠❛t✐❝ s❦❡t❝❤ ♦❢ t❤❡ ❡①♣❡r✐♠❡♥t❛❧ s❡t✉♣✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✷
✸✳✾ ❚❤❡ ✾ ♥♦③③❧❡s ❛t t❤❡ ❜♦tt♦♠ ♦❢ t❤❡ r❡❛❝t♦r ✭t❤❡ s✐❞❡ ❝♦♥♥❡❝t✐♥❣ ✇✐t❤
❣❛s s♦✉r❝❡✮✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✸
✸✳✶✵ ❇✉❜❜❧❡ ♠❡t❡r ♠❡t❤♦❞ t♦ ♠❡❛s✉r❡ ❣❛s ✢♦✇ r❛t❡✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✸
✸✳✶✶ ■♠❛❣❡ ♣r♦❝❡ss✐♥❣✳ ✭❛✮ r❛✇ ✐♠❛❣❡✱ ✭❜✮ ❜✐♥❛r✐③❡❞ ✐♠❛❣❡✱ ✭❝✮ ✇❤✐t❡ ③♦♥❡s
❡❧✐♠✐♥❛t❡❞✱ ✭❞✮ ✐♥✈❡rt❡❞ ✐♠❛❣❡✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✺
✸✳✶✷ ❚❤❡ ❤✐st♦❣r❛♠ ♦❢ ❋✐❣✳ ✸✳✶✶✭❛✮✱ ❜✐♥ ✇✐❞t❤✿ ✶✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✻
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♣✐①❡❧ ✐♥t❡♥s✐t② ♦❢ ♣r♦❜❡ ♣♦✐♥t ♦✈❡r ❛♥ ✐♠❛❣❡ s❡q✉❡♥❝❡✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✹✼
✸✳✶✹ ❚❤❡ ❡✈♦❧✉t✐♦♥ ♦❢ ✭❛✮ ❜✉❜❜❧❡ ♥✉♠❜❡r ❛♥❞ ✭❜✮ ❜✉❜❜❧✐♥❣ ❢r❡q✉❡♥❝② ❢♦r t❤❡
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謹謹謹以以以此此此博博博士士士論論論文文文獻獻獻給給給我我我最最最親親親愛愛愛的的的父父父母母母和和和胞胞胞姊姊姊 感
感
感謝謝謝他他他們們們無無無微微微不不不至至至的的的關關關懷懷懷 無
無無條條條件件件的的的支支支持持持與與與鼓鼓鼓勵勵勵
