Les approches concernant le mélange et la dispersion étant multiples, nous choisissons de nous concentrer sur des questions précises allant du point de vue lagrangien fondamental à la dispersion de particules réelles, c’est à dire de taille finie en interaction avec l’écoulement.
Nous aborderons ensuite la dispersion de particules de taille finie, bulles et gouttelettes, ainsi que le transfert de masse ou de chaleur dans les écoulements diphasiques correspondants. Cette activité est particulièrement riche, mais nécessite le développement, la validation et l’optimisation d’un code de simulation numérique, ce travail étant en cours dans le cadre de la thèse d’A. Loisy (début en 2012). Ceci nous permettra dans un premier temps de mesurer la diffusivité effective de milieux liquide/bulles en régime laminaire, puis d’étudier la dynamique de bulles (de taille finie) en turbulence, en caractérisant à la fois l’influence de la turbulence sur cette dynamique mais aussi, ce qui est plus difficile à réaliser en simulation directe, la rétroaction de ces particules sur l’écoulement. De nombreux groupes de recherche français et internationaux se concentrent actuellement sur l’effet de la taille de particules solides sur leur dynamique en turbulence mais, à notre connaissance, nous sommes les seuls à traiter le cas de bulles dans ce contexte.
La dynamique d’un scalaire passif — champ de concentration, température — sera ensuite l’objet d’une étude dans un écoulement turbulent chargé en bulles. L’étude paramétrique portera sur la mesure du nombre de Sherwood, sur l’influence des rapports d/λ et Ulam/urms (d : diamètre de la bulle ; Ulam : vitesse d’ascension de la bulle dans un fluide au repos), et sur le nombre de bulles. A terme, nous comptons étudier les changements de phase pouvant se produire dans ce type de milieux.
En parallèle, nous étudierons la dissolution de particules solides dans un écoulement turbulent, en caractérisant la vitesse de dissolution des particules et la polydispersion résultante en fonction de leur taille initiale, de leur fraction volumique initiale,...
Personnels impliqués principalement : E. Lévêque, A. Naso, P. Spelt .
Collaboration : équipes de l’ANR TEC2 (2013-2017)