Modelling of nanoparticle jet from leakage of conveying pipe - breakage of nanoparticle aggregate

Modélisation d’un jet chargé en nanoparticules à partir d’une fuite de transport pneumatique sous pression – fragmentation des agglomérats des nanoparticules

Jean-Marc Lacome (1) , Alexis Vignes (1) , Bruno Debray (1) , Benjamin Truchot (1) , Pascal Fede (2) , Éric Climent (2) , Hong Duc Le (1, 2)

1 INERIS - Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques
2 IMFT - Institut de mécanique des fluides de Toulouse

This paper presents a numerical modelling of nanoparticles jet under pressure in which the breakage of nanoparticles aggregates and the drag force are simulated by Code_Saturne. Within a nanoparticles jet, the size distribution and number concentration of aggregates evolves due to the breakage of aggregates under the fluid turbulence. The breakage of aggregates has been modeled by implementing a Monte-Carlo method within Code_Saturne under Euler-Lagrange approach. The numerical results show that the breakage of aggregates is very strong in the turbulence field near the leakage. When aggregates leave this near field, the breakage decreases because of lower turbulence and in the same time the aggregate size decreases which enhances aggregate strength. The sensitivity of the breakage theoretical model to the resistance of aggregates under various conditions of turbulent fluid dissipation shows an expected trend. Those numerical results need to be compared with experimental data when available in the future.

Ce papier représente la modélisation numérique d’un jet des nanoparticules sous pression dans lequel la fragmentation et la traînée des agglomérats sont simulées par Code_Saturne. Dans un jet des nanoparticules, la distribution de taille et la concentration en nombre des agglomérats évoluent en raison de la fragmentation des agglomérats par la turbulence du fluide. La fragmentation des agglomérats est modélisée par la méthode Monte-Carlo avec l’approche Eulérienne-Lagrangienne dans Code_Saturne. Les résultats numériques montrent que la fragmentation des agglomérats est très forte près de la fuite en raison de la forte turbulence du fluide. Lorsque les agglomérats quittent ce champ, la fragmentation diminue parce que la turbulence diminue et en même temps, la diminution de la taille des agglomérats augmente la résistance des agglomérats à être fragmentés. La sensibilité des variables de la fréquence de fragmentation montre une bonne tendance attendue. Pour la suite, ces résultats numériques nécessitent une comparaison avec les mesures expérimentales.

Mots clés: NANOPARTICLES; AGGREGATE; BREAKAGE; ACCIDENTAL JET

Mots clés: NANOPARTICULES; REJET ACCIDENTEL; AGGLOMÉRAT; FRAGMENTATION

Domaines: Ingénierie de l'environnement

Jean-Marc Lacome, Alexis Vignes, Bruno Debray, Benjamin Truchot, Pascal Fede, et al.. Modelling of nanoparticle jet from leakage of conveying pipe - breakage of nanoparticle aggregate. 16. Congrès de la Société Française de Génie des Procédés (SFGP 2017), Jul 2017, Nancy, France. ⟨ineris-01863201⟩