Dispersion d'un scalaire passif dans un écoulement à bulles

• Auteur / Autrice : Isabelle Mareuge
• Direction : Michel Lance
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Lance

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trajectographie

Interfaces gaz-liquide

Bulles -- Dynamique

Écoulement diphasique

Diffusion en hydrologie

Résumé

Ce travail de these est consacre a l'etude du melange induit au sein du liquide dans les ecoulements a bulles. Le melange macroscopique du a la phase dispersee resulte d'une part des transferts convectifs a l'echelle de la bulle induits par son mouvement relatif vis a vis du liquide, et d'autre part des mouvements a grande echelle apparaissant, comme en convection naturelle, du fait des variations de densite moyenne du milieu. Le melange associe aux cellules de recirculation macroscopiques, dans les reacteurs chimiques a bulles a ete largement etudie. En revanche, les processus a l'echelle de la bulle ou d'un nuage de bulles restent mal connus. Nous nous interessons a ces derniers par une approche theorique et une etude experimentale. Nous considerons le cas d'une distribution uniforme de bulles monodisperses extremement diluees montant dans un liquide initialement au repos. Nous utilisons une approche theorique lagrangienne pour decrire la dispersion d'une particule fluide induite par un ecoulement a potentiel autour d'obstacles. Pour les temps tres longs, nous obtenons une loi de diffusion normale dans le sens longitudinal de l'ecoulement. Par ailleurs, nous avons concu une experience permettant de suivre dans son mouvement un marqueur discret constitue de spheres solides fluorescentes de densite 1. La lif (laser induced fluorescence) est associee a la ptv (particle tracking velocimetry), ce qui permet de distinguer les particules fluorescentes entre les interfaces gaz-liquide, et de reconstituer leur trajectoire. Une etude statistique sur les deplacements des particules montre qu'il existe des echelles de temps, caracteristiques des processus de dispersion, tres differentes et devoile un comportement diffusif anormal. On observe egalement que la dispersion du marqueur depend de sa taille.