Etude experimentale de la distribution spatiale du champ de vitesse de particules en sedimentation : vitesses moyennes, fluctuations pseudo-turbulentes, convection intrinseque

• Auteur / Autrice : Gilles Bernard-Michel
• Direction : Arnault Monavon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce travail s'inscrit dans la lignee des experiences de nicolai et al. (95), peysson et guazzelli (98) et segre et al. (97) qui consistent a mesurer la vitesse de sedimentation de particules au sein d'un fluide pour de faibles nombre de reynolds particulaires. L'enjeu, introduit en premiere partie avec une analyse bibliographique, est de determiner les proprietes des fluctuations de la vitesse des particules, dont l'amplitude est de l'ordre de la vitesse moyenne. Notre approche repose sur des mesures euleriennes en piv. La description de cette methode fait l'objet de la deuxieme partie. Son originalite reside dans l'obtention de mesures localisees spatialement par une tranche laser et allant d'un bord a l'autre des cuves de section carree. Quatre jeux de cuves et 3 jeux de particules sont utilises permettant des rapports largeur eprouvette sur rayon de particule allant de 50 a 800. Dans la troisieme partie sont presentes les resultats concernant la structure des fluctuations de la vitesse et leur distribution spatiale. Le phenomene de convention intrinseque entre deux parois verticales est egalement etudie. Les fluctuations de vitesse s'organisent sous formes de structures tourbillonnaires dont la taille (evaluee a l'aide de longueurs de correlation) est independante de la fraction volumique, en contradiction avec les resultats de segre et al. (97). Les resultats concernant les profils spatiaux des fluctuations, d'un bord a l'autre de la cuve, confirment ceux de peysson et guazzelli (98) dans le cas de plus fortes dilutions. La loi d'evolution de la moyenne spatiale des fluctuations confirme les resultats de segre et al. (97). Le phenomene de convection intrinseque est egalement confirme dans le cas de fortes dilutions.