Sédimentation de particules : effets collectifs et filaments déformables
Auteur / Autrice : | Benjamin Marchetti |
Direction : | Laurence Bergougnoux, Elisabeth Guazzelli |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides |
Date : | Soutenance le 26/09/2018 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI) (Marseille) |
Jury : | Président / Présidente : Christophe Eloy |
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Matas | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Alfredo Soldati, Éric Climent |
Mots clés
Résumé
Une étude expérimentale et numérique traitant de l'influence de structures tourbillonnaires sur la sédimentation de nuage de particules sphériques sous l'effet de la gravité est présentée dans une première partie de ce manuscrit. L'écoulement est créé par électro-convection, ce qui permet de générer un réseau de vortex contrôlés en vitesse et de taille constante qui imite un écoulement tourbillonnaire. Des techniques de PIV (Particle image-velocimetry) et de suivi de particules sont utilisés pour étudier la sédimentation du nuage.Le nuage est modélisé comme un ensemble de particules ponctuelles pour lesquelles les forces d'interaction hydrodynamiques entre particules sont prépondérantes. Le comportement du nuage est comparé aux prédictions obtenues avec des modèles numériques. Dans une seconde partie est présentée une étude expérimentale et numérique concernant la sédimentation à faible nombre de Reynolds de fibres flexibles dans un fluide visqueux au repos. L'état d'équilibre atteint par la fibre flexible est étudié. Nous identifions trois régimes ayant des signatures différentes sur l'état stationnaire de la fibre flexible: un régime de faibles déformations dans lequel la force de traînée est proportionnelle à celle d'une fibre sédimentant horizontalement par rapport à la gravité; un régime de grandes déformations dans lequel la force de traînée est aussi proportionnelle à la vitesse de la fibre, mais avec un coefficient de traînée qui est celui d'une fibre chutant parallèlement à la gravité; et un régime de reconfiguration élastique où le filament se déforme avec une traînée plus faible qui n'est plus proportionnelle à sa vitesse, mais à la racine carrée de celle-ci