Contribution à l'étude du comportement de particules solides en écoulement turbulent confiné par simulation numérique directe

Contribution to the study of the behavior of solid particles in confined turbulent flow by direct numerical simulation

• Auteur / Autrice : Patrick Rambaud
• Direction : Benoît Oesterlé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nancy 1 en cotutelle avec Université libre de Bruxelles (1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Polytech Nancy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement diphasique

Particules (matière)

Relations de dispersion

Simulation par ordinateur

Turbulence

Mots clés libres

Turbulence

Gaz-particules

Dispersion

Dns

Canal

Temps intégraux

Particules solides

Résumé

Le comportement de particules solides dans un écoulement turbulent de gaz en canal est étudié par le biais de simulations numériques directes. La description mixte eulerienne et lagrangienne permet d'aborder la dispersion de petites particules solides à travers le calcul des temps intégraux de la turbulence v́ue ́le long de leurs trajectoires. Ces temps intégraux sont comparés aux estimations basées sur une corrélation semi-empirique issue de calculs directs dans le cas d'une turbulence homogène et isotrope. La comparaison révèle l'impossibilité d'utiliser la corrélation pour prédire la dispersion dans le sens de l'écoulement. Après ces considérations sur la dispersion, l'effet d'atténuation de ces mêmes particules solides sur la turbulence est aussi caractérisé. Les forces prises en compte sur les particules sont au moins la traînée non linéaire et la force de portance de Saffman toutes deux corrigées en proche paroi et utilisant une interpolation tridimensionnelle hermitienne.

The behavior of solid particles in a turbulent gas channel flow is studied by direct numerical simulation. A mixed Eulerian and Lagrangian formulation allowed us to deal with the dispersion of small solid particles through the computation of the integral time scales of the turbulence seen by the solid particles on their trajectories. Those integral times are compared with the ones estimated thank to a semi-empirical correlation established with direct numerical simulation in isotropic and homogeneous turbulence. The comparison shows the impossibility to use this correlation to predict the streamwise dispersion. Beside this dispersion study, the turbulence modulation due to solid particles is shown. The forces taken into account on the particles in all the simulation are at least the non-linear drag and the Saffman's lift both corrected for near wall effect and using a fully three-dimensional Hermitian interpolation.