Sur les modèles stochastiques lagrangiens de suivi de particules dans un champ turbulent et leur application en écoulements gaz-solide confinés

On Lagrangian stochastic models of particle tracking in a turbulent flow and their applications in confined gas-solid flows

• Auteur / Autrice : Anélie Pétrissans
• Direction : Benoît Oesterlé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Polytech Nancy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lagrange, Équations de

Tuyauterie -- Fluides, Dynamique des

Particules (matière)

Modèles mathématiques

Turbulence

Mots clés libres

Dispersion

Approche lagrangienne

Turbulence

Modélisation stochastique

Particule discrète

écoulement en conduite

Résumé

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.

This work lies on the Lagrangian approach of particle dispersion in a turbulent flow. The fluid turbulent motion at the discrete particle location is predicted using a stochastic model based on the knowledge of the autocorrelation coefficient of the fluid " seen " by the particle. The proposed stochastic model ARMA(2,1) is consistent with Wang and Stock's analytical form (1993) describing the autocorrelation function of the fluid seen. A parametric study of the particle dispersion in a homogeneous, isotropic stationary turbulent flow has shown that a non-linear drag force can make the particle anisotropy more pronounced. Our study has been extended to gas-solid pipe flows. Several dispersion models have been compared. We have put emphasis that in the case of small particles it is very important to correctly model the non homogeneous character of the turbulent flow.