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BENCHMAK Chimie - Transport

BENCHMAK Chimie - Transport. Jérôme CARRAYROU Institut de Mécanique des Fluides et des Solides Strasbourg. Objectifs. Identifier les points sensibles Non convergence – oscillations… Définir des outils d’analyses Pour comparer les résultats Définir un ensemble de cas-tests

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Presentation Transcript

  1. BENCHMAKChimie - Transport Jérôme CARRAYROU Institut de Mécanique des Fluides et des Solides Strasbourg

  2. Objectifs • Identifier les points sensibles • Non convergence – oscillations… • Définir des outils d’analyses • Pour comparer les résultats • Définir un ensemble de cas-tests • Comparer les méthodes numériques

  3. INTRODUCTION

  4. Echange liquide-gaz Relargage u Dissolution Convection u Dispersion Sorption Précipitation Biologie Problématique : Réactions en solution

  5. Transport non réactif Convection Dispersion 7 Espèces Transport des espèces cinétiques Transport des concentrations totales en composants : équilibre instantané 7 Espèces 3 Composants Composants fixés Composants dissous Formulation

  6. IDENTIFICATION des PROBLEMES

  7. Séparation d’opérateurs Approche Globale • Séparation d’opérateur • Approche globale • Mise en évidence : • Bilan de masse • Diffusion numérique Transport Chimie Schéma

  8. Bilan de masse : chimie cinétique

  9. Conditions du Test Précipitation de calcite et de strontionite Échange d’ions calcium - strontium Longeur 12 cm Référence : 1 200 mailles Test : 120 mailles d’après Lefèvre et al. 1993

  10. Diffusion numérique : Équilibre

  11. Stabilité • Stabilité des schémas numériques • Oscillations / concentrations négatives • Stabilité du couplage chimie/transport • Influence d’un front de pH

  12. pH Cd 2+ pH = 9 17,35 M pH = 4,97 t / t0 t / t0 = 0 t / t0 = 80 t / t0 = 140 Conditions du test Expérience en colonne (C. Bürgisser, 1994) Échange d’ions Complexation de surface Injection Cristobalite

  13. Convergence Équilibre

  14. NR + Sécante Newton Raphson Simplex

  15. Cinétique chimique • Différentes vitesses de réaction • Associer vitesse de réaction / vitesse d’écoulement • Description des phénomènes chimiques par cinétique et équilibre.

  16. OUTILS D’ANALYSE

  17. Pour comparer les résultats • Solutions de références « exactes » • Solutions analytiques • Problèmes simples • Solutions numériques • Maillage très raffiné • Suivi des bilans de masse

  18. Pour comparer les résultats • Comparer les temps de calcul • Indépendant de la machine • Définir un code étalon • Fixer un temps de calcul à approcher ? • Mesure de la mémoire nécessaire

  19. LES CAS TESTS

  20. CAS TEST • Chimie en batch • Équilibre instantané • Cinétique chimique • Association équilibre/cinétique • Phénomènes • Chimie en solution • sans correction d’activité • Précipitation • Sorption • sans correction électrostatique

  21. CAS TEST • Transport 1D • Équilibre instantané • Cinétique chimique • Association équilibre/cinétique • Domaine homogène • Domaine hétérogène • Champ de vitesse donné • Hétérogénéités chimiques

  22. CAS TEST • Transport 2D / 3D • Équilibre instantané • Cinétique chimique • Association équilibre/cinétique • Domaine homogène • Domaine hétérogène • Champ de vitesse donné • Hétérogénéités chimiques

  23. CONCLUSION

  24. BILAN • TESTS en batch et en 1D • Les plus complets possibles • TESTS en 2D et 3D • Ne tester que le transport réactif • VALORISATION ?

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