Intéraction d'une bulle sphérique avec un écoulement turbulent ou tourbillonnaire

par Axel Merle

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Dominique Legendre.

Soutenue en 2004

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Sphère solide
• Simulation des grandes échelles
• Bulles
• Turbulence
• Hydrodynamique
• Tourbillons (mécanique des fluides)
• Sillage (dynamique des fluides)

Résumé

Les effets d'une turbulence au centre d'un tube sur la dynamique et le sillage d'une particule sphérique ainsi que la modification de la turbulence induite par la présence de l'inclusion sont étudiés à l'aide d'une simulation des grandes échelles dynamiques. Les effets de la taille (de l'ordre de la micro-échelle) et de la nature de la particule (bulle, solide) sont étudiés pour des nombres de Reynolds de particule modérés (200-500). De manière générale, la particule réagit à l'ensemble des échelles de l'écoulement. Les forces usuelles (en écoulement laminaire) permettent de décrire de manière correcte les principales évolutions, à l'exception des effets de portance pour une sphère solide. La présence d'une bulle sphérique modifie légèrement les caractèristiques de la turbulence par rapport à une sphère solide. La décroissance du sillage est accrue sous l'effet de la turbulence quelle que soit la nature de la particule. Une étude complémentaire sur l'intéraction d'une bulle avec un tourbillon isolé montre qu'une bulle est effectivement sensible à des structures tourbillonnaires de taille comparable.

Titre traduit

Interaction of a spherical bubble with a turbulent flow or a cylindrical vortex tube

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