Étude hydrodynamique de l'écoulement traversant un réseau aléatoire de sphères fixes

par Zouhir Amoura

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Frédéric Risso et de Véronique Roig.

Soutenue en 2008

à Toulouse, INPT .

mots clés

• Réseau aléatoire
• Interactions hydrodynamiques
• Sillage (dynamique des fluides)
• Bulles -- Dynamique
• Turbulence
• Écoulement diphasique
• Sphère

Résumé

Dans de nombreuses applications, des inclusions (bulles, gouttes ou particules) sont injectées dans un liquide pour mettre des produits en contact. Sous l'effet de la gravité, le mouvement des inclusions agite le liquide. Nous avons conçu un modèle expérimental capable de reproduire cette agitation à l'aide d'un écoulement à travers un réseau aléatoire de sphères fixes. Nous avons déterminé les propriétés statistiques et spectrales des fluctuations et montré qu'elles étaient représentatives de l'agitation dans un essaim de bulles. Par une décomposition des fluctuations en une contribution correspondant aux inhomogénéités spatiales et une correspondant aux fluctuations temporelles, nous avons jeté un éclairage nouveau sur la pseudo-turbulence des écoulements diphasiques.

Titre traduit

Hydrodynamics of the flow through a random array of fixed spheres

Résumé

In many applications, particles (bubbles, drops or particles) are injected into a liquid for enhancing the contact between the phases. The buoyancy-induced motions of the particles causes an intense agitation of the liquid. We designed an original experimental setup able to reproduce this agitation by means of a flow through a random array of fixed spheres. We determined the statistical and spectral properties of the fluctuations and showed that they were similar to those observed in a swarm of rising bubbles. By decomposing the fluctuations in a contribution corresponding to the spatial inhomogeneities and another corresponding to the time fluctuations, we shed light on the nature of pseudo-turbulence in two phase flows.