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Interaction d'une bulle sphérique avec un écoulement turbulent ou tourbillonnaire

Merle, Axel (2004) Interaction d'une bulle sphérique avec un écoulement turbulent ou tourbillonnaire. (Interaction of a spherical bubble with a turbulent flow or a cylindrical vortex tube.)

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Abstract

Les effets d'une turbulence au centre d'un tube sur la dynamique et le sillage d'une particule sphérique ainsi que la modification de la turbulence induite par la présence de l'inclusion sont étudiés à l'aide d'une simulation des grandes échelles dynamique. Les effets de la taille (de l'ordre la micro-échelle) et de la nature de la particule (bulle, solide) sont étudiés pour des nombres de Reynolds de particule modérés (200-500). De manière générale, la particule réagit à l'ensemble des échelles de l'écoulement. Les forces usuelles (en écoulement laminaire) permettent de décrire de manière correcte les principales évolutions, à l'exception des effets de portance pour une sphère solide. La présence d'une bulle sphérique modifie légèrement les caractéristiques de la turbulence par rapport à une sphère solide. La décroissance du sillage est accrue sous l'effet de la turbulence quelle que soit la nature de la particule. Une étude complémentaire sur l'interaction d'une bulle avec un tourbillon isolé montre qu'une bulle est effectivement sensible à des structures tourbillonnaires de taille comparable. ABSTRACT : The effects of a turbulent pipe flow on the dynamics and the wake of a spherical particle as well as the modification of the turbulence induced by the presence of the particle are studied using a dynamic large-eddy simulation. The effects of the size (of order of the micro-scale) and the nature of the particle (bubble, solid) are studied for moderate Reynolds numbers of particle (200-500). In a general way, the particle reacts to all frequencies of the flow. The usual forces (in laminar flow) describe in a correct way the main evolutions, to the exception of the lift force for a solid sphere. The presence of a spherical bubble slightly modifies the characteristics of turbulence compared to a solid sphere. The decrease of the wake is amplified by the turbulence whatever the nature of the particle. A complementary study on the interaction between a bubble and a cylindrical vortex tube shows that a bubble is indeed sensitive to swirling structures of comparable size.

Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Legendre, Dominique
Uncontrolled Keywords:Bulle - Turbulence - Interaction - SGE - Tourbillon - Hydrodynamique - Sillage - Sphère solide. KEYWORDS : Bubble - Turbulence - Interaction - LES - Vortex tube - Hydrodynamics - Wake - Solid sphere
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Deposited On:16 March 2005

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