Etude de la dispersion turbulente de particules

SIMULATION NUMERIQUE DANS LE CADRE DE LA THEORIE LAGRANGIENNE. LA TRAJECTOIRE DE CHAQUE PARTICULE EST CONSTRUITE PAS A PAS PAR INTEGRATION DES EQUATIONS DE LA DYNAMIQUE ET DE LA CINEMATIQUE. SIMULATION DE LA DISPERSION DE PARTICULES FLUIDES DANS UN ECOULEMENT A TURBULENCE HOMOGENE ET ISOTROPE, PUIS DE LA DISPERSION DANS UNE TURBULENCE DE GRILLE, DE PARTICULES ETRANGERES AU FLUIDE DONT LA TAILLE EST INFERIEURE A LA PLUS PETITE ECHELLE DE TURBULENCE. CAS DE PARTICULES CHARGEES. ON ABORDE ENFIN LE CAS DE PARTICULES DE TAILLE SUPERIEURE A LA PLUS PETITE ECHELLE DE LA TURBULENCE, L'ECHELLE DE KOLMOGOROFF

LE MODELE PRESENTE REPOSE SUR UNE SYNTHESE DE LA THEORIE MONODIMENSIONNELLE DE TCHEN (1947) ET LA THEORIE TRIDIMENSIONNELLE DE PARTICULES FLUIDES DE BATCHELOR (1949). LE CODE DE CALCUL COMPORTE DEUX PARTIES: LA PREMIERE PREDIT LES CARACTERISTIQUES D'ECOULEMENTS TURBULENTS; LA DEUXIEME CONTIENT LA PARTIE DISPERSIVE DU MODELE OU LES PROPRIETES LAGRANGIENNES DE L'ECOULEMENT SONT PRISES EN CONSIDERATION PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE FAMILLE SEMI-EMPIRIQUE DE FONCTIONS DE CORRELATION A DEUX PARAMETRES. ON ETUDIE L'INFLUENCE DE L'HISTORIQUE DE LA PARTICULE SUR SON MOUVEMENT. ON EXPLIQUE COMMENT LES PARTICULES DISCRETES PEUVENT DISPERSER PLUS VITE QUE LE FLUIDE

Ce travail repose sur l'approche lagrangienne de la dispersion de particules par un écoulement turbulent. L'agitation instantanée du fluide à la position d'une particule est prédite par une modélisation stochastique basée sur la connaissance des coefficients d'autocorrélation des fluctuations du fluide " vu " par la particule. Le modèle aléatoire proposé ARMA(2,1) est consistant avec les formes analytiques de Wang et Stock (1993) pour les fonctions d'autocorrélation du fluide vu. Une étude paramétrique de la dispersion de particules dans un champ turbulent homogène, isotrope et stationnaire a mis en évidence qu'une forme non-linéaire de la force de traînée peut rendre l'anisotropie du mouvement des particules discrètes plus prononcée. Notre étude a été étendue vers les écoulements gaz-solide en conduite. La comparaison de plusieurs modèles de dispersion montre que dans le cas de fines particules, il est indispensable de modéliser correctement le caractère non-homogène de la turbulence.