Date : 1998
Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 1998
Format : 1 vol. (142 p.)
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résumé / Abstract : De nombreux processus industriels ou liés à l'environnement impliquent le transport et la dispersion de bulles, de particules ou de gouttelettes, dans un écoulement turbulent. La difficulté majeure de l'étude de ces écoulements réside dans la complexité des interactions entre la phase dispersée et la phase continue. Le principal objectif de ce travail est l'étude des échanges de quantité de mouvement entre une phase dispersée et la structure turbulente instationnaire d'un écoulement cisaillé comme la structure spatiale d'une couche de mélange. Afin de générer un champ de vitesse approprié qui reproduit les interactions dynamiques entre les structures de grande échelle, nous utilisons un outil numérique basé sur les méthodes de vortex pour la simulation des écoulements cisaillés plans. La phase dispersée est, quant à elle, traitée en intégrant l'équation du mouvement de chaque particule. Nous montrons ainsi, par comparaison avec des études récentes, que l'existence des structures cohérentes propre à ces écoulements (et en particulier à la couche de mélange plane), influence fortement le mouvement d'une phase dispersée. En effet, sous certaines conditions, les particules solides s'agglomèrent autour de ces structures tandis que les bulles sont attirées vers un point d'équilibre stable associé à chacune de ces structures cohérentes. Nous cherchons ensuite à décrire l'action de la phase dispersée sur la phase continue en incorporant un terme source dans l'équation de transport et de diffusion de la vorticité. Le terme de couplage introduit représente les échanges de quantité de mouvement provoqués par le phénomène d'action-réaction entre les deux phases. Dans nos simulations, cela se traduit par la création, ou la destruction, de vorticité dans l'écoulement. L'analyse des résultats de simulations d'écoulements simplifiés puis plus complexes, apporte quelques éléments de réponse concernant les modifications globales des caractéristiques de la couche de mélange et de la dispersion de bulles et des particules solides. Enfin, nous présentons une étude de faisabilité de la simulation d'un jet plan par une méthode de vortex. Ce travail nous conduit à l'étude théorique du processus d'entrainement dans cet écoulement. La modélisation numérique de ce phénomène est directement relié à la construction des conditions aux limites.