Etude numérique de l'hydrodynamique de drainage de gouttes d'eau dans de l'huile de paraffine

• Auteur / Autrice : Adil Lekhlifi
• Direction : Mickaël Antoni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie informatique
• Date : Soutenance le 10/05/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole èdoctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Steinchen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Danièle Clausse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfactants

Interfaces liquide-liquide

Simulation par ordinateur

Écoulement polyphasique

Gouttes

Mots clés libres

Systèmes dispersés

Gouttes

Écoulements multiphasiques

Simulation numérique

Interfaces liquide-liquide

Tensioactifs

Dispersed systems

Droplets

Multiphase flows

Numerical simulations

Liquid-liquid interfaces

Surfactants

Résumé

Ce manuscrit se concentre sur l’étude de la dynamique de drainage de gouttes d’eau dans une phase continue d’huile de paraffine. Les gouttes sont de taille millimétrique, déformables et évoluent dans un domaine de simulation carré de 1 cm de coté. La simulation du comportement de tels systèmes pose le problème général de la description numérique des écoulements multiphasiques non stationnaires. Un modèle simplifié dans une géométrie à deux dimensions est proposé et simulé en volumes finis. Il inclut les propriétés physico-chimiques des interfaces et notamment les phénomènes de coalescence et l’évolution d’un tensioactif soluble dans les gouttes. L’effet des conditions aux limites sur le drainage d’une unique goutte est étudié. Le rôle de la coalescence sur ce drainage est également décrit pour un modèle de deux gouttes. Quelques simulations sont enfin proposées avec des systèmes dispersés plus complexes.

This manuscript focuses on the description of the settling dynamics of water droplets in a continuous phase of paraffin oil. Droplets are of millimetre size, deformable and evolve in a square simulation domain of 1 cm side. The simulations of the behaviour of such systems raise the general problem of the numerical description of the flows occurring in multiphase unsteady systems. A simplified model in a two dimensional geometry is used and integrated with a finite volume numerical technique. It includes the interfacial mechanical and chemical properties and in particular the coalescence phenomena and the evolution of a water soluble surfactant. The effect of the boundary conditions on the drainage of a unique droplet is studied. The role of drop-drop coalescence on this drainage is also described for a model with two droplets. Some simulations are finally proposed with more complex dispersed systems.