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Écoulements dispersés : agitation, mélange & dynamique d’interface

Participants permanents :
Catherine Colin
Dominique Legendre
Jacques Magnaudet
Frédéric Risso
Véronique Roig
Sébastien Tanguy

Ce thème s’intéresse aux écoulements dans lesquels un fluide est dispersé dans un liquide, sous la forme de nombreuses bulles ou gouttes, et pour lesquels l’inertie joue un rôle prépondérant. On rencontre ceux-ci dans de nombreuses situations industrielles. Ils ne sont parfois pas souhaités, comme ces gouttelettes d’eau présentes dans le pétrole qu’il va falloir séparer avant le raffinage. Parfois, ils sont produits à dessein pour favoriser les échanges entre des fluides peu miscibles, comme dans les colonnes à bulles ou certains réacteurs chimiques.

Un premier axe de recherche concerne la dynamique instationnaire de la forme des interfaces et la détermination des conditions pouvant conduire à la fragmentation des bulles et des gouttes. C’est un enjeu important car la taille des inclusions conditionne l’aire de contact entre les phases.

Un second axe s’intéresse à la dynamique du mouvement de la phase dispersée et à l’agitation que celui-ci engendre. Bien qu’impliquant une gamme étendue d’échelles, cette agitation est différente de la turbulence de cisaillement. En pratique, il s’agit de comprendre quelle est sa capacité à mélanger les solutés, à disperser les bulles et à modifier les frottements sur les obstacles.

Un troisième axe se rapproche plus des applications en tentant de faire la synthèse des deux premiers pour modéliser les transferts de masse entre phases et simuler des situations industrielles.