Interactions Complexes de Particules inertielles transportées par un Ecoulement turbulent Confiné – ICoPEC

Le projet ICoPEC porte sur l’étude et la modélisation des interactions inter-particulaires complexes lorsque des particules inertielles sont transportées par un écoulement turbulent confiné. Ce type de problématique se trouve dans de nombreux secteurs industriels (manipulation de poudres, transport pneumatique, production d’électricité), géophysiques (transport sédimentaire, mouvement des dunes de sable, dispersion de cendres volcaniques) et à la frontière entre les deux comme par exemple la déposition de sable sur des centrales de productions d’électricité photovoltaïques. Pour prédire ces écoulements particulaires à l’échelle du procédé, il existe deux approches : l’approche Eulérienne multi-fluide et l’approche Lagrangienne stochastique. Actuellement, les codes de calcul industriels reposant sur ces approches ne prennent en compte la forme des particules qu’au niveau des forces agissantes sur les particules (force de traînée, de portance). Or dans les écoulements particulaires les collisions jouent un rôle fondamental dans la dynamique de l’écoulement. De plus ces collisions, tout comme les rebonds avec les parois, peuvent charger les particules électriquement et, par voie de conséquence, modifier à leur tour le mouvement des particules. Le projet ICoPEC s’intéresse aux collisions particule/particule et particule/paroi pour des particules non-sphériques ainsi qu’aux effets des forces électrostatiques dans un écoulement turbulent de canal. Les équipes (LEMTA et IMFT) ont déjà posé les bases du projet : le LEMTA en étudiant la dispersion de particules non-sphériques en canal turbulent sans collisions et en modélisant de manière rudimentaire les rebonds particules/paroi, et l’IMFT en étudiant les collisions de particules ellipsoïdales et les forces électrostatiques dans une configuration de turbulence homogène isotrope. Compte tenu des compétences de chacun des partenaires, le travail proposé repose tout d’abord sur la mise en place d’un outil numérique commun regroupant ces interactions complexes. Les algorithmes de l’IMFT pour les collisions et les forces électrostatiques seront intégrés dans le code de calcul DNS du LEMTA. L’analyse des simulations permettront de développer des modèles à la fois selon l’approche Lagrangienne stochastique et Eulérienne multi-fluides pour lesquelles les compétences des équipes sont reconnues au niveau mondial. Le projet ICoPEC mettra à disposition de la communauté scientifique une base de données précise pouvant servir de simulation de référence pour le développement de nouvelles modélisations ou bien de validation.