Simulation numérique de l’écoulement laminaire induit dans des cuves agitées générées par les mobiles de proximité de type mono et double vis à profils simple et modifié

Computer simulation of the laminar flow in stirred tanks generated by the proximity impellers of a mono and double screws type with simple and modified profiles

Laboratoire des Systèmes Electromécaniques, École Nationale d’Ingénieurs de Sfax, Université de Sfax, BP 1173, Route de Soukra, 3038 Sfax, Tunisie

^a Auteur pour correspondance : Zied.Driss@enis.rnu.tn

Reçu : 10 Juin 2010
Accepté : 14 Décembre 2010

Résumé

Dans cet article, une étude comparative entre les caractéristiques hydrodynamiques de l’écoulement laminaire généré en cuves agitées par différents mobiles de proximité de type mono et double vis avec profils simple et modifié a été menée en utilisant la simulation numérique. Cette étude a été abordée à l’aide d’un code spécifique de dynamique des fluides numérique (CFD), basé sur la résolution des équations de Navier-Stokes par la méthode des volumes finis. Les résultats numériques obtenus montrent bien l’influence de la forme du mobile d’agitation sur le comportement de l’écoulement au sein de la cuve. En effet, on remarque que l’utilisation d’une vis à profil modifié favorise un champ de vitesse plus actif que dans le cas des configurations à profil simple. Par ailleurs, et dans le cas d’une double vis, on note que l’effet de la dissipation visqueuse et du pompage est nettement plus prépondérant, présentant ainsi une meilleure efficacité de pompage et de consommation énergétique. La comparaison de nos résultats numériques avec les résultats expérimentaux tirés de la littérature montre une bonne adéquation, ce qui prouve la validité de la méthode d’analyse adoptée.

Abstract

In this paper, the hydrodynamic characteristics of stirred tanks equipped with a mono and double screws with both classic and modified profiles have been numerically investigated. The computer simulations are conducted within a computational fluid dynamic (CFD) code, based on resolution of the Navier-Stokes equations with a finite volume discretization. The numerical results showed that the velocity field is more efficient with the modified screw profile than the one with a simple profile. In the case of the double screw, the importance of viscous dissipation and pumping has been assessed. Also, the pumping and the energetic efficiency reach the highest values. The good agreement between the numerical results and the experimental data confirm the validity of the analysis method.