Thèse soutenue

Écoulements diphasiques, surfaces rugueuses et vitesse de glissement : modélisation asymptotique et calcul Numérique

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Auteur / Autrice : Feddy Adong
Direction : Adil Ridha
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
Date : Soutenance en 2014
Etablissement(s) : Caen
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen1992-2016)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme (Caen2002-....)
Jury : Président / Présidente : Christophe Josserand
Examinateurs / Examinatrices : Adil Ridha, Christophe Josserand, Pierre-Yves Lagrée, Peter Spelt, Dominique Legendre, Alexander Ezerskiy, Leonardo Baffico
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Yves Lagrée, Peter Spelt

Résumé

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La thèse s'intéresse aux écoulements diphasiques de deux fluides non miscibles et, en particulier, aux écoulements sur des surfaces micro texturées où le fluide dans la phase gazeuse est intégralement piégé dans les creux des rugosités. Le travail est décomposé en deux parties: la première consacrée à la modélisation asymptotique et la seconde à la mise en œuvre d'un solveur numérique permettant de simuler des écoulements à forte capillarité. L'analyse asymptotique est réalisée sur une cavité rectangulaire et basée sur l'hypothèse de faibles déflexions de l'interface. Dans un premier temps, la contrainte visqueuse exercée par le fluide piégé sous l'interface est négligée et nous aboutissons à une première approximation semi-analytique. Lorsque la cavité est peu profonde, cette contrainte doit être prise en compte et une seconde approximation est obtenue. Dans les deux cas, nous montrons que la prise en compte de la courbure et/ou de l'écoulement du fluide piégé implique une diminution du glissement effectif. Dans la seconde partie, le code de calcul est construit en modifiant le solveur interFoam de la libraire OpenFoam. Dans le nouveau solveur, le calcul de la courbure est amélioré par l'introduction d'une fonction LevelSet. Un filtre numérique est utilisé afin de diminuer les oscillations parasites. De plus, différents modèles dynamiques d'angle de contact, des schémas essentiellement non oscillants et une formulation sans dimension sont également ajoutés. Les modifications apportées sont validées à l'aide de BenchMarks. Pour finir, le code de calcul est appliqué au problème étudié et des comparaisons avec l'analyse asymptotique sont présentées.