Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Aurore Loisy

Direct numerical simulation of bubbly flows : coupling with scalar transport and turbulence

Mardi 22 novembre 2016, 13h, ECL bât I11 salle de réunion 1er étage

Direct numerical simulation of bubbly flows : coupling with scalar transport and turbulence

Ce travail est consacré aux écoulements homogènes de bulles, ainsi qu’à leur couplage avec le transport d’un scalaire et la turbulence. Elle s’intéresse plus spécifiquement aux effets de taille finie, des interactions hydrodynamiques et de la microstructure de la suspension qui sont étudiés à l’aide de simulations numériques directes à l’échelle d’une seule bulle.

La dynamique d’une suspension laminaire de bulles induite par la seule gravité est d’abord revisitée. L’influence de la fraction volumique sur la vitesse de dérive des bulles est établie analytiquement et numériquement pour une suspension parfaitement ordonnée, puis des ressemblances entre suspensions ordonnées et suspensions désordonnées sont mises en évidence. La modélisation du mélange d’un scalaire au sein d’une suspension laminaire par une diffusivité effective tensorielle est ensuite abordée. Un cadre rigoureux permettant le calcul de la diffusivité effective est mis en place, une corrélation semi-analytique est proposée pour les suspensions ordonnées, et une différence essentielle entre systèmes ordonnés et systèmes désordonnés concernant le transport de scalaire est mise en exergue. Enfin, la turbulence est prise en compte dans les simulations et son interaction avec une bulle de taille finie est caractérisée. Il est montré que le comportement dynamique d’une bulle de taille comparable à la microéchelle de Taylor ressemble qualitativement à celui d’une microbulle, avec, notamment, une préférence pour certaines régions caractéristiques de l’écoulement. Une définition de l’écoulement vu par la bulle compatible avec les modèles standards de forces de portance et de masse ajoutée est finalement proposée.