ETUDE DE LA DIFFUSION D'UN AEROSOL DANS UN ECOULEMENT TURBULENT. REVUE BIBLIOGRAPHIQUE DE DIFFERENTES DESCRIPTIONS DE LA DIFFUSION TURBULENTE: MODELES DE FERMETURE A GRADIENT, FORMALISME DEVELOPPE A PARTIR DE METHODES PERTURBATIVES PAR KRAICHNAN ET PROCESSUS DE MARKOV. AVANTAGES ET RESTRICTIONS DES DIFFERENTES APPROCHES. MISE EN OEUVRE D'UN MODELE STOCHASTIQUE AYANT EN OUTRE L'AVANTAGE DE PERMETTRE UNE REPRESENTATION PHYSIQUE AISEE DES PHENOMENES ETUDIES. ETUDE DES RELATIONS EXISTANT ENTRE LE COMPORTEMENT STATISTIQUE INDIVIDUEL D'UNE PARTICULE ET CELUI D'UN NUAGE DE GOUTTELETTES. APPLICATION A LA TURBULENCE DE GRILLE

UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE LA DIFFUSION DE PARTICULES SOLIDES A ETE EFFECTUEE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT, PLAN ET UNIFORME DANS UN CANAL A SURFACE LIBRE. L'IDEE DE BASE CONSISTE A REMPLACER LA CONCENTRATION D'UN NUAGE DE PARTICULES PAR LA DENSITE DE PRESENCE D'UNE SEULE PARTICULE AU COURS D'UN GRAND NOMBRE DE PASSAGES. LES MESURES DES VITESSES MOYENNES ET FLUCTUANTES DES PARTICULES SOLIDES ET CELLES DE L'ECOULEMENT ONT ETE EFFECTUEES. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT LE ROLE IMPORTANT QUE JOUE LE DIAMETRE DE LA PARTICULE DANS LE PHENOMENE DE LA DIFFUSION. LES EFFETS DE LA FORCE DE PORTANCE ET DE LA TRAINEE PROPORTIONNELLE AU CARRE DE LA VITESSE RELATIVE ONT ETE ANALYSEES

UN MODELE DE SIMULATION POUR LA TRAJECTOIRE DES PARTICULES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT A ETE ETABLI EN CONSIDERANT LES CORRELATIONS TEMPORELLES ET SPATIALES DU POINT DE VUE LAGRANGIEN. UNE METHODE DE MONTE CARLO A ETE UTILISEE POUR DETERMINER LES VALEURS ALEATOIRES DES PROPRIETES TURBULENTES. AU COURS DE LA CONSTRUCTION DES TRAJECTOIRES, LA VITESSE ET LA POSITION DE PARTICULES INDIVIDUELLES SONT OBTENUES A CHAQUE INSTANT. A PARTIR DE CELLES-CI, NOUS AVONS ETUDIE LES CARACTERISTIQUES DE LA DISPERSION D'UN ENSEMBLE DE PARTICULES DANS UN ECOULEMENT DE TURBULENCE DE GRILLE, PUIS CELLE DE PARTICULES PASSIVES ET REACTIVES DANS UN ECOULEMENT TURBULENT CISAILLE. LES RESULTATS DU CALCUL ONT ETE COMPARES A CEUX MESURES PAR EXPERIENCES CORRESPONDANTES. LA COMPLEXITE DU MECANISME DE LA TURBULENCE ET LE MANQUE DE CONNAISSANCES THEORIQUES ET DE DONNEES EXPERIMENTALES, A CONDUIT A FORMULER UN CERTAIN NOMBRE D'HYPOTHESES POUR PERMETTRE LE CALCUL. NOUS AVONS OBSERVE DE BONNES CONCORDANCES DE RESULTATS SIMULES PAR RAPPORT A CEUX MESURES. EN PARTICULIER, L'APPLICATION DE LA METHODE DE CALCUL MISE AU POINT AUX CAS DE LA CORRELATION LAGRANGIENNE ET DE L'EVAPORATION D'AEROSOL, FOURNIT UNE ALTERNATIVE INTERESSANTE AUX TECHNIQUES DU CALCUL GLOBAL GENERALEMENT UTILISES

ETUDE DE LA DIFFUSION ET DE L'EVAPORATION D'UN LIQUIDE (FREON) INJECTE SOUS FORME DE GOUTTELETTES DANS UN ECOULEMENT D'AIR TURBULENT. MESURES DE VITESSE ET DE TAILLE DES PARTICULES PAR DES METHODES OPTIQUES NON INTRUSIVES

Ce travail numérique est une contribution à l'étude de la qualité de l'air liée à la présence de polluants particulaires dans les locaux. Après l'analyse physique des interactions subies par les particules injectées dans un écoulement fluide, nous avons développé un outil numérique permettant de simuler le comportement des particules dans les écoulements faiblement turbulents typiques du bâtiment, en faisant l'hypothèse que les particules n'influencent pas l'écoulement et que les interactions particule - particule peuvent être négligées. La dispersion des particules dans le fluide en écoulement est résolue par une approche lagrangienne qui consiste à simuler un certain nombre de trajectoires à partir desquelles les grandeurs moyennes caractérisant le comportement des particules sont ensuite obtenues statistiquement. Pour cela, les vitesses instantanées du fluide sont obtenues par tirages aléatoires, à partir des champs moyens de l'écoulement et des corrélations spatiales et temporelles. A ce stade du travail, nous avons testé plusieurs modèles de prédiction des caractéristiques instantanées du fluide, et nous avons retenu celui qui semblait le plus approprié à la modélisation des configurations qui nous intéressent. Pour la construction de la trajectoire d'une particule discrète on résout la relation dynamique établie à partir du bilan des forces agissant sur la particule. Les résultats obtenus dans le cas d'une turbulence de grille sont comparés à des résultats expérimentaux. Nous avons également étudié l'influence de la précision de la prédiction des caractéristiques turbulentes de l'écoulement sur la dispersion des particules, ainsi que la capacité des modèles de turbulence basés sur une décomposition en moyennes temporelles à résoudre correctement les écoulements turbulents. Finalement, le modèle de dispersion des particules a été utilisé pour caractériser la déposition de particules sur les parois dans un écoulement turbulent confiné correspondant à la configuration d'une cavité agitée.

Le comportement de particules solides dans un écoulement turbulent de gaz en canal est étudié par le biais de simulations numériques directes. La description mixte eulerienne et lagrangienne permet d'aborder la dispersion de petites particules solides à travers le calcul des temps intégraux de la turbulence v́ue ́le long de leurs trajectoires. Ces temps intégraux sont comparés aux estimations basées sur une corrélation semi-empirique issue de calculs directs dans le cas d'une turbulence homogène et isotrope. La comparaison révèle l'impossibilité d'utiliser la corrélation pour prédire la dispersion dans le sens de l'écoulement. Après ces considérations sur la dispersion, l'effet d'atténuation de ces mêmes particules solides sur la turbulence est aussi caractérisé. Les forces prises en compte sur les particules sont au moins la traînée non linéaire et la force de portance de Saffman toutes deux corrigées en proche paroi et utilisant une interpolation tridimensionnelle hermitienne.

ETUDE EXPERIMENTALE DE LA DIFFUSION D'UN AEROSOL DE GOUTTELETTES DANS LE SILLAGE D'UN BARREAU CIRCULAIRE DANS UN ECOULEMENT TURBULENT TRANSVERSAL