Agitation induite dans un nuage homogène de bulles en ascension dans un fluide au repos

Abstract

Les écoulements à bulles sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles (production d'énergie, transformation de la matière). En présence de couplages inverses forts, l'agitation au sein de tels écoulements est cependant mal connue et les mécanismes qui la régissent peu compris. Ce séminaire se propose de présenter les avancées récentes obtenues dans le groupe Interface de l'IMFT sur la compréhension du problème générique de l'agitation induite au sein d'un nuage de bulles en ascension dans un liquide au repos à grand nombre de Reynolds particulaire. Cette agitation est en effet mal connue, souvent mal analysée, car elle comporte une complexité duale. Même si l'on sait aujourd'hui que la source de cette agitation est l'interaction des sillages des bulles, une compréhension plus approfondie du mouvement fluctuant est favorisée par l'utilisation d'une décomposition en une combinaison de deux types d'agitation : (a) une agitation du liquide liée aux perturbations des sillages moyens qui est contrôlée par le positionnement aléatoire des bulles et (b) une agitation turbulente issue de l'instabilité de Navier-Stokes. Les propriétés statistiques des fluctuations de vitesse engendrées dans le liquide ont été étudiées dans notre équipe sur plusieurs dispositifs expérimentaux définis pour contraster les mécanismes mis en jeu et favoriser leur analyse : (i) nuages de bulles réels non confinés, (ii) nuage de bulles en cellule de Hele-Shaw et (iii) Ecoulement traversant un réseau aléatoire de sphères fixes. Des résultats génériques émergent de ces études et permettent une meilleure compréhension de la turbulence engendrée.