Hydrodynamique d’un essaim de bulles en ascension

Riboux, Guillaume (2007) Hydrodynamique d’un essaim de bulles en ascension. (Hydrodynamics in a swarm of rising bubbles.)

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Prix Léopold Escande 2007 (more)

Abstract

Dans de nombreuses applications, des bulles sont utilisées pour agiter un liquide afin de favoriser le mélange et les transferts. Ce travail est consacré à l’étude de l’hydrodynamique d’une colonne à bulles. Expérimentalement, nous avons déterminé les propriétés des fluctuations de vitesses à l’intérieur et derrière un essaim de bulles homogène en ascension pour différentes tailles de bulles et fractions volumiques α : auto-similarité en α0,4, spectre en k−3 et échelle intégrale de longueur imposée par la force de flottabilité. Numériquement, nous avons reproduit ces propriétés par simulation des grandes échelles en modélisant les bulles par des volumes-forces. Nous avons ainsi prouvé que la dynamique est maîtrisée par les intéractions des sillages. ABSTRACT : In many applications, bubbles are used to agitate a liquid in order to enhance mixing and transfer. This work is devoted to the study of the hydrodynamics in a stable bubble column. Experimentally, we have determined the properties of the velocity fluctuations inside and behind a homogeneous swarm of rising bubbles for different bubble sizes and gas volume fractions α : selfsimilarity in α0,4, spectrum in k−3 and integral length scale controlled by buoyancy. Numerically, we have reproduced these properties by means of large-scale simulations, the bubbles being modeled by volume-forces. This confirms that the dynamics is controlled by wake interactions.

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