Projet ANR-11-BS09-0004 – PLAYER : Simulation de la dynamique de particules inertielles non sphériques en couche limite turbulente.
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'ingéniérie, matériaux, procédés, énergie (Blanc SIMI 9) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Anne TANIÈRE (INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE  NANCY)
Partenaires : Laboratoire d'Énergétique et de Mécanique Théorique et Appliquée; Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse; Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux
Montant : 338946.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Le projet s’attache à comprendre et à modéliser le comportement de particules inertielles non sphériques transportées par des écoulements turbulents. La modélisation des écoulements à phase dispersée telle qu'elle a été développée repose sur l'hypothèse de sphéricité des particules. La finalité du projet est d'inclure la non-sphéricité des particules dans la modélisation afin de réaliser des simulations numériques macroscopiques de ce type d’écoulement avec des codes de calcul industriels. L'étude se consacrera aux mécanismes de dispersion (interaction des particules avec la turbulence), de collisions et de rebonds sur les parois qui sont les principaux phénomènes physiques gouvernant la dynamique de la phase dispersée. Nous proposons ainsi à travers les compétences complémentaires de chaque partenaire (LEMTA, IMFT, et l’I2M) de lever le verrou scientifique lié à la non sphéricité des particules avec une volonté particulière : sortir du régime de Stokes (faible nombre de Reynolds particulaire), régime pour lequel de nombreuses études existent dans la littérature. Cependant, effectuer de telles simulations à une échelle macroscopique nécessite de connaître d’abord exactement les forces hydrodynamiques, ainsi que le couple s’exerçant sur ces particules. De même, les phénomènes de rebonds de ce type de particules à la paroi constituent également un des thèmes que nous allons aborder. En effet, une simulation macroscopique nécessite l’introduction de conditions aux limites pour la phase dispersée. A l’heure actuelle, peu de modèles existent dédiés à ce comportement en proche paroi. Ainsi, les trois partenaires mettent leur compétence à disposition pour avancer significativement sur ces problèmes physiques et numériques. Compte tenu des compétences de chacun, le travail proposé dans ce projet comporte différentes tâches complémentaires. En effet, c’est à partir de simulations numériques à l’échelle de la particule (échelle microscopique) que cette étude va débuter afin d’accéder à des données exactes (force et couple calculés à partir de la répartition de pression autour des particules). Ces données seront partagées par l’ensemble des partenaires qui les introduiront d’abord dans des simulations à échelle mésoscopique où l’effet collectif d’un ensemble de particules pourra être étudié (Simulation numérique directe couplé à un suivi lagrangien DNS/DPS). La dispersion ainsi que les rebonds particules-paroi seront alors les thèmes privilégiés des études menées par le LEMTA et l’IMFT d'un point de vue modélisation. Bien évidement afin d’atteindre l’objectif de réaliser des simulations numériques macroscopiques, des simulations seront effectuées avec des codes dédiés. Toute la pertinence des résultats pourra alors être mis en exergue.