Poster De Conférence Année : 2023

Introduction d’une équation d’état expérimentale d’un gaz, décrite par les énergies de Helmoltz dans un modèle de bulle utilisant une équation de type Rayleigh-Plesset

Résumé

En raison des pressions importantes prédites pour le gaz à l'intérieur d'un bulle en fin de contractions inertielle, une équation d'état de type Van der Waals est couramment utilisée. Cependant, lorsque la pression atteint quelques centaines de MPa, une différence apparaît entre cette dernière et les mesures expérimentales ; pour T et $\rho$ croissants, le gaz de Van der Waals atteint des pressions plus élevées : la bulle de cavitation qui implose durcirait prématurément et arrêterait son implosion avec un rayon plus grand qu'avec de l'azote réel. Récemment, plusieurs auteurs ont introduit dans des modèles numériques plus [1,2] ou moins [3] sophistiqués de bulles, des équations d’état plus précises que celle de Van der Waals, de type cubique, Peng-Robinson (PR) [2,3] et Redlich-Kwong Peng-Robinson (RKPR) (2), ou décrite par une corrélation fondée sur les énergies de Helmholtz (EH) [2] ; pour une simple contraction de bulle [2], sans phase d’expansion, l’équation d’état RKPR donne les résultats considérés comme les meilleurs jusqu’à 28 GPa et 5000K ; l’équation d’état par EH [4] donne des résultats similaires jusqu’à 2 GPa, puis les extrapolations sont moins fiables. Nous proposons d’introduire une équation d’état décrite par les énergies de Helmholtz [5], valable selon les auteurs jusqu’à 25 GPa et 5000k dans un modèle de bulle utilisant une équation de type Rayleigh-Plesset et une description directe de l’échange thermique entre le gaz et le liquide [6]. La température et la pression dans le gaz sont déduites à travers l’équation d’état à partir du suivi de l’énergie interne du gaz et de sa concentration. L'évaporation de la vapeur d'eau n'est pas considérée dans un premier temps, ce qui correspond à une bulle de cavitation dans de l'eau à température inférieure à 0$\rm ^o C$. Le principe de la modélisation sera détaillé, et les résultats des premiers calculs seront présentés. [1] N. Kyriazis, P. Koukouvinis, M. Gavaises, Numerical investigation of bubble dynamics using tabulated data, International Journal of Multiphase Flow, Volume 93, 2017, Pages 158-177 [2] S. Bidi, P. Koukouvinis, A. Papoutsakis, A Shams et M.Gavaises ; Numerical study of real gaz effects during bubble collapse using ede desiquilibrium multiphase model.; Ultrasonics Sonochemistry, 2022, vol 90. [3] D. Qin, S. Lei, B. Chen, Z. Li, W. Wang, Xiaojuan Ji. ; Numerical investigation on acoustic cavitation characteristics of an air-vapor bubble ; Effects oe equation of state for interior gases. [4] E.W. Lemmon, R.T. Jacobsen, S.G. Penoncello, D.G. Friend, Thermodynamic properties of air and mixtures of nitrogen, argon, and oxygen from 60 to 2000 K at pressures to 2000 MPa, Journal of physical and chemical reference data 29 (3) (2000) 331–385, https://doi.org/10.1063/1.1285884. [5] R. Span E.W. Lemmon, R.T. Jacobs , W. Wagner; A reference quality Equation of state for nitrogen ; Inernational Journal of Thermophysics, 1998, vol. 19 (4). [6] R. Toegel, B. Gompf, R. Pecha, D. Lohse ; Does Water Vapor Prevent Upscaling Sonoluminescence? Phys. Rev. Lett., 2000, vol. 85 (15) 3165-3168, ; doi = {10.1103/PhysRevLett.85.3165},
Fichier principal
Vignette du fichier
affiche_JSUP7_Lyon2023_equation_d_etat_Helmholz.pdf (427) Télécharger le fichier
Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04924311 , version 1 (05-02-2025)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04924311 , version 1

Citer

Stéphane Labouret. Introduction d’une équation d’état expérimentale d’un gaz, décrite par les énergies de Helmoltz dans un modèle de bulle utilisant une équation de type Rayleigh-Plesset. JSUP7, 7eme Journée Sonochimie Ultrasons et Procédés (JSUP 7), Dec 2023, Lyon, France. , Livret disponible sur le site https://jsup2023.sciencesconf.org/data/pages/Livret_JSUP2023_5_Decembre.pdf, 2023. ⟨hal-04924311⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Partager

More