Influence de l'hydrodynamique sur la déposition de particules dans un écoulement bidimensionnel

par Jean-Christophe Toussaint

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Loïc Turban.

Soutenue en 1993

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Écoulement diphasique
• Écoulement gaz particule
• Sédimentation
• Gaz réticulaire
• Écoulement diphasique
• Gaz -- Écoulement

Résumé

Tous les travaux récents concernant la déposition de particules en suspension au sein d'un fluide en écoulement bidimensionnel ignorent les effets d'origine hydrodynamique, l'écoulement étant simulé dans un modèle de diffusion dirigée. Nous proposons une approche originale dans laquelle l'hydrodynamique de l'écoulement est simulée par un automate cellulaire. Les paramètres importants sont: la vitesse d'écoulement du fluide loin du substrat, le profil initial de vitesse dans le fluide (couette ou poiseuille), la concentration en impuretés, la probabilité de collage des impuretés sur le substrat ou le dépôt. Cette étude montre que l'étape initiale de la formation du dépôt peut être décrite par un modèle de déposition aléatoire, que les propriétés du dépôt sont peu sensibles au type de profil de vitesse ou a la valeur de la vitesse imposés initialement et que les amas individuels constituant le dépôt sont inclinés dans le sens opposé à l'écoulement. Un modèle simple, considérant uniquement le profil de vitesse à l'interface fluide-dépôt, permet de rendre compte des résultats obtenus. Alors que le dépôt est compact à grande échelle, les amas qui le constituent sont des fractales anisotropes. Leur distribution est une fonction homogène généralisée de la masse et du temps. Les exposants critiques, statiques ou dynamiques, sont déduits de cette distribution. Un calcul analytique des profils de vitesse et de concentration est proposé. Les résultats numériques sont en bon accord avec cette approche de type champ moyen

Titre traduit

Influence of hydrodynamics on particle deposition in a two-dimensional flow

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