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Étude expérimentale et numérique du passage de bulles de gaz au travers d’une interface entre deux liquides

28 janvier 2013

Résumé :

Dans le but de prédire l’évolution d’un hypothétique accident au sein d’un réacteur nucléaire, nous nous proposons de comprendre la dynamique de bulles de gaz évoluant dans un bain stratifié constitué de deux liquides superposés.

Pour ce faire, un dispositif expérimental muni de caméras à haute cadence a été construit afin d’observer en détail la dynamique de bulles d’air isolées et de trains de bulles traversant une interface séparant deux liquides newtoniens immiscibles initialement au repos. En faisant varier la taille des bulles injectées ainsi que les contrastes de viscosité entre les liquides, une grande variété de régimes d’écoulement a été observée.

Après que l’influence des paramètres physiques a été qualitativement établie à la lumière de modèles simples, des simulations numériques de plusieurs situations sélectionnées ont été réalisées. Celles-ci ont été menées à partir de deux approches basées sur les équations de Navier-Stokes incompressibles, l’une utilisant une technique de capture d’interface, l’autre une description de type « interface diffuse » de Cahn-Hilliard.

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