Suspensions turbulentes de particules de tailles finies : dynamique, modification collective de l'écoulement turbulent

Finite size particles suspensions in a turbulent flow : dynamic, flow modifications and collectives effects

• Auteur / Autrice : Mamadou Cisse
• Direction : Jérémie Bec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/04/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....) - Joseph Louis LAGRANGE / LAGRANGE
• Jury : Président / Présidente : Michel Lance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémie Bec, Michel Lance, Mickaël Bourgoin, Sergio Chibbaro, Holger Homann, Markus Uhlman, Gregory A. Voth
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mickaël Bourgoin, Sergio Chibbaro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couche limite

Particules (matière)

Turbulence

Mots clés libres

Suspension

Turbulence

Particules

Couche limite

Modulation

Turbulent flows

Suspensions

Multiphase and particle-laden flows

Résumé

Les travaux numériques et expérimentaux de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension de la dynamique de grosses particules dans un écoulement turbulent. Un premier volet m’a permis de quantifier leur mouvement relatif au fluide, ainsi que leur influence locale sur l’écoulement turbulent. Dans un second volet, j'ai trouvé que l'effet collectif des particules est d'atténuer l’amplitude des fluctuations turbulentes. En revanche, celles-ci n’ont pas d’influence sur les propriétés statistiques fines de l’écoulement. Aussi, ces mesures suggèrent l’existence d’une transition de phase dans les grandes échelles de l’écoulement au-delà d’un seuil critique du nombre de particules.

The numerical and experimental work of this thesis contribute to a better understanding of the dynamics of large particles in a turbulent flow. The first part allowed me to quantify their relative motion to the flow and their local influence on the surrounding flow. In a second part, I found that the collective effect of particles is to reduce the amplitude of turbulent fluctuations. In revanche, they have no influence on the fine statistical properties of the flow. Also, these measurements suggest the existence of a phase transition in the larger scales of the flow beyond a critical threshold of the number of particles.