Études d’écoulements complexes par résonance magnétique nucléaire

Laboratoire de Physique et de Mécanique des Milieux Hétérogènes, URA au CNRS 857, ESPCI, 10, rue Vauquelin, 75231 Paris, Cedex 05, France.

Résumé

La technique d’écho de spin en présence de gradients de champ magnétique pulsés a été utilisée pour caractériser les déplacements d’un fluide. Des mesures effectuées sur des écoulements monophasiques laminaires et turbulents ont permis de valider la méthode en fournissant la vitesse moyenne ainsi que la distribution de vitesse ; les vitesses moyennes ont été déduites de la phase du premier écho; les distributions de vitesse ont été obtenues par transformée de Fourier de la variation du signal de premier écho en fonction du gradient appliqué. La suite de l’étude a porté sur les écoulements diphasiques eau-air ; différentes caractéristiques de l’écoulement ont été obtenues : taux de vide, vitesse moyenne, débit, distribution de vitesse.

Abstract

Pulsed Field Gradient Nuclear Magnetic Resonance have been performed on flowing fluid through a circular pipe. The validity of the technique to measure the mean velocity and the velocity distribution has been proved on laminar and turbulent flow of liquid water (one phase) in a long circular pipe by an analysis of the spin echo signal. Extension to a study of water-air flow has been performed; different basic characteristics of this flow has been deduced: void fraction, mean velocity, mean mass flow rate and velocity mean distribution.