Fluid Mechanics and Acoustics Laboratory - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
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Samuel Mer - IMFT Toulouse

Simulation numérique de la vidange d’une bouteille d’eau par approche multi-échelle

Vendredi 15 juin 2018, 11h, ECL, Bat. W1 salle 106

 Simulation numérique de la vidange d'une bouteille d'eau par approche multi-échelle

Durant cette présentation nous nous intéresserons aux méthodes multi-échelles récemment développées pour la simulation des écoulements diphasiques. Les écoulements liquide/gaz comportant de larges gammes d’échelles spatio-temporelles sont présents dans de nombreux procédés industriels. Les simulations numériques directes de ces écoulements restent à ce jour hors de portée. Néanmoins les approches multi-échelles se présentent comme une alternative prometteuse pour réduire le coût de calcul. En effet, les grosses poches gazeuses de l’écoulement sont pleinement résolues, et autorisées à se déformer, alors que les plus petites bulles sont elles modélisées en sous-maille en utilisant un formalisme dispersé. Les termes de transfert de quantité de mouvement interfaciaux sont donc adaptés à la configuration locale de l’écoulement.

A ce jour, les modèles de fermetures ainsi que l’influence de l’échelle de coupure, séparant les échelles résolues des échelles modélisées, doivent toujours être validés sur la base d’expériences détaillées. Afin d’évaluer la pertinence de ces modèles, nous présenterons des résultats obtenus avec cette approche sur l’écoulement oscillant apparaissant lors de la vidange d’une bouteille d’eau. Cet écoulement représente un cas de validation très complet car il met en jeu une large gamme d’échelles spatio-temporelles et des transitions de régime. Périodiquement, de grosses bulles se détachent du goulot et remontent dans la colonne jusqu’à la surface libre. Durant leur ascension, ces bulles se fragmentent pour créer un essaim de petites bulles, pouvant re-coalescer avec les plus grosses.

Les résultats numériques seront confrontés à des résultats expérimentaux obtenus au laboratoire. L’influence de la compressibilité sur la dynamique de l’écoulement ainsi que l’analyse détaillée des modèles sera discutée.

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