Contribution à l'étude des forces hydrodynamiques agissant sur une bulle en régime faiblement inertiel

par Yann Juaneda

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Catherine Colin.

Soutenue en 2006

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Paroi
• Trajectoire
• Bulles -- Dynamique -- Expériences
• Gravité réduite
• Équilibre
• Écoulement cisaillé

Résumé

La dynamique de bulles isolées dans un écoulement de Couette laminaire a étudiée expérimentalement. Les trajectoires des bulles ont été analysées par traitement d'images. A partir des résulats les coefficients dynamiques de portance et de traînée ont pu être obtenus. Les expériences réalisées en laboratoire et en condition de microravité ont permis de couvrir une gamme de nombre de Reynolds de bulles de 0,01 à 1. Le dispositif expérimental composé de deux cylindres horizontaux co-axiaux permet d'obtenir des positions d'équilibre pour les bulles dans certaines conditions. Une étude théorique a permis de déterminer la stabilité de ces positions d'équilibre. A partir de ces positions d'équilibre les coefficients de traînée et de portance ont pu être déterminés expérimentalement avec une grande précision. L'influence de la proximité de la paroi a pu être quantifiée sur la dynamique et comparée à des modèles analytiques.

Titre traduit

Contribution to the study of hydrodynamic forces acting on a bubble in low inertia conditions

Résumé

Dynamics of isolated bubbles in a laminary Couette flow has been experimentaly studied. Bubbles motions have been captured and analysed with an image processing method. Thanks to the resukts, lift and drag dynamic coefficients have been obtained. Laboratory and microgravity conditions experiments allowed to cover a large range of bubble Reynolds number from 0. 01 to 1. The experimental device build up with two horizontal coaxial cylinders allowed to find some equilibrium positions for r bubbles under specific conditions. Thanks to this equlibrium positions, drag and lift coefficients have been precisely experimentaly measured. Behaviour of dynamics in wall proximity has been quantified and compared to analytical models.