Déformation et fragmentation de bulles par un écoulement turbulent

Bubble deformation and fragmentation in turbulent flows

• Auteur / Autrice : Aliénor Rivière
• Direction : Laurent Duchemin, Christophe Josserand
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)

Mots clés

Mots clés libres

Bulle

Turbulence

Fragmentations

Déformations

Bubble

Turbulent flow

Break-up

Deformations

Résumé

La fragmentation de bulles dans des écoulements turbulents joue un rôle primordial dans de nombreuses situations naturelles, comme les transferts de gaz de l'atmosphère vers l'océan via le déferlement de vagues, ou industrielles, comme les procédés de mélanges diphasiques (barbotage, mélangeurs). Dans cette thèse, on étudiera numériquement et théoriquement des situations modèles de bulle immergée dans des écoulements de complexité croissante (point de stagnation, cisaillement, turbulence homogène et isotrope). L'objectif sera d'identifier les mécanismes physiques qui mènent à la fragmentation de bulles (arrachement, oscillations capillaires, instabilités interfaciales), et de faire le lien avec les distributions de taille de bulles observées expérimentalement.

Bubble fragmentation by a turbulent flow is of prime interest in numerous natural situations, like gas transfer between the atmosphere and the ocean through wave breaking, and industrial applications like biphasic mixing processes (bubbling, mixers) . In this thesis, we will study numerically and theoretically bubble dynamics immersed in model flows of growing complexity (stagnation point, shear flow, homogeneous and isotropic turbulent flow). We aim to identify the physical mechanisms that break bubble (stirring, capillary oscillations, interfacial instabilities), and to link them to bubble size distribution observed experimentally.