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Thèse soutenue

Simulations numériques de suspensions de sphères dans un fluide visqueux

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Auteur / Autrice : Alain Meunier
Direction : Georges Bossis
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1990
Etablissement(s) : Nice

Résumé

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Le sujet de la thèse est l'étude, par simulation numérique, de systèmes de particules sphériques dans un fluide visqueux. Dans le premier chapitre, on développe une méthode pour calculer les interactions hydrodynamiques de N sphères dans un fluide, en présence d'une paroi rigide. La deuxième partie est consacrée à l'étude de situations simples que nous avons modélisées en utilisant une méthode de sommation des interactions deux à deux. On note un aspect inattendu du comportement de deux sphères côte à côte d'un plan, en présence d'un cisaillement qui, contrairement à la situation en milieu infini, ne forment pas un doublet mais ont tendance à se séparer. Le troisième chapitre traite de la filtration tangentielle où une suspension de particules est cisaillée au-dessus d'une paroi poreuse. Nos résultats montrent, qu'en l'absence d'une force de répulsion entre particules, l'évolution du système ne peut se décrire en terme de diffusion mais qu'il suffit d'ajouter cette force pour que l'on observe la re-suspension d'un sédiment. La dernière partie traite des contraintes s'exerçant sur des agrégats de sphères flottantes dans un cisaillement, et de leur coefficient de friction. Nous obtenons un rayon hydrodynamique voisin du rayon de giration. Dans le cas de chaînes de particules alignées ou d'agrégats déterministes, la contrainte varie comme le cube de N, nombre de particules. Dans le cas des agrégats aléatoires, elle est proportionnelle à N. Enfin dans le cas des chaînes à rotation libre, la contrainte varie en puissance de l, longueur de persistance de la chaîne