Interaction entre particules de taille finie et écoulement turbulents non homogènes – FSPINT

Les écoulements diphasiques sont courants, que ce soit dans les applications tels les sprays dans les moteurs ou dans les phénomènes à grande échelle tel que le transport de plastiques dans les océans. La prédiction du transport des plastiques, ou l’efficacité des systèmes de propulsion dépend de notre capacité à prédire et contrôler des écoulements chargés de particules lourdes soumises à la fois à l’influence de la gravité et de la turbulence. Dans le cas de particules inertielles plus petites que le plus petit tourbillon, de grands progrès ont été accomplis mais le cas des particules inertielles plus grandes que l’échelle de dissipation est plus complexe puisque leur dynamique est influencée par le mouvement du fluide autour d’elles, lui-même affecté par la présence des particules. En particulier, le transport turbulent des particules de taille finie légèrement plus denses que le fluide, soumises aussi à l’action de la gravité a été peu exploré et beaucoup de questions demeurent ouvertes : comment la turbulence affecte-t-elle leur mouvement ? Comment ces particules sondent-elles l’écoulement le long de leurs trajectoires, et à quelle vitesse sédimentent-elles ? Comment modifient-elles la turbulence lorsque leur concentration augmente ? Le manque de connaissances concernant ces questions freine le développement de modèles prédictifs. Ce projet propose d’étudier ces questions en combinant techniques expérimentales et numériques les plus avancées pour bénéficier des avantages des deux approches : explorer efficacement l’espace des paramètres avec un accès partiel à l’information dans les expériences tout en obtenant l'ensemble des informations avec un nombre plus restreints de simulations pleinement résolues. Cette approche permettra de mieux comprendre et modéliser les effets de taille, de densité, et de gravité sur la dynamique des particules en turbulence, et comment elles peuvent moduler les propriétés des écoulements pour une large gamme de paramètres.