Etude de collisions interparticulaires en écoulement turbulent isotrope ou anisotrope par une approche lagrangienne à plusieurs trajectoires simultanées

par Ze Zhou Chang

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alain Berlemont.

Soutenue en 1998

à Rouen .

mots clés

• Suspension particule
• Structure turbulence
• Vitesse phase
• Two-phase flow
• Particle suspension
• Turbulence structure
• Modelling
• Particle interactions
• Turbulent flow
• Anisotropy
• Digital simulation
• Phase velocity
• Homogeneous turbulence
• Isotropic turbulence
• Particle motion
• Turbulence -- Modèles mathématiques
• Écoulement diphasique
• Mécanique des fluides
• Anisotropie
• Collisions (physique nucléaire) -- Simulation par ordinateur

Résumé

Une étude des interactions particule/particule est présentée suivant une simulation lagrangienne de plusieurs trajectoires simultanées et la simulation réelle des collisions entre les particules dans un écoulement turbulent donne. Un cas test en turbulence homogène isotrope, sans gravite, a ensuite été étudié et comparé à une simulation directe LES. On montre l'importance de conserver la corrélation V#PU#F globalement constante par une modification de la vitesse des particules fluides lors d'une collision. Cette modification a permis d'observer que pour un nuage distribué aléatoirement dans une turbulence isotrope ou aucune direction n'est privilégiée, les résultats ne montrent pas de variations sensibles des fluctuations de vitesses sous l'effet des collisions, mais la dispersion des particules est réduite. Un second cas test a été étudié suivant la même démarche, à savoir une turbulence de cisaillement donnée par des résultats les, afin de déterminer l'influence des collisions sur l'anisotropie du mouvement fluctuant des particules. Les résultats entre les différentes approches sont tout à fait similaires et montrent un retour vers l'isotropie des fluctuations de vitesses des particules. Enfin le couplage entre la phase dispersée et la turbulence est étudiée dans le cas d'un écoulement de tuyau. Les résultats sont en accord avec des résultats expérimentaux et montrent la diminution de l'anisotropie des deux phases sous l'effet des collisions.

Titre traduit

Study of collisions between solid particles in isotropic or anisotropic turbulent flow using a lagrangian approach with several simultaneous trajectories

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