Analyses multi-échelles des écoulements à bulles à grande concentration – MUSICO

Les écoulements à bulles sont présents dans de nombreux phénomènes naturels ou procédés industriels. Dans ce projet nous proposons d'analyser la structure de la turbulence induite par un essaim de bulles en ascension. Nous nous intéressons plus spécifiquement aux régimes qualifiés de complètement hétérogènes qui sont observés dans les écoulements en colonnes à bulle de grande dimension et fort taux de vide. Ces écoulements ont fait l'objet d'expériences récentes mettant en évidence l'interaction entre la formation et l'évolution des amas de bulles et l'organisation dans l'écoulement des structures de tailles variées. De tels régimes d'écoulement n’ont jamais été étudiés par simulations numériques directes (avec résolution de la dynamique interfaciale) et les mécanismes en jeu à petites échelles demeurent relativement mal compris. Il en est de même de la manière dont ils dépendent et influence l'organisation générale de l'écoulement, ainsi que de la transition vers ce régime pleinement hétérogène. Nous proposons une analyse multiéchelles de l'écoulement allant des plus grandes échelles de l'écoulement (tailles de la colonne) aux plus petites (déformation des bulles) en alliant à la fois une démarche expérimentale et différentes approches de simulations numériques (simulation numérique directe et simulations des grandes échelles). Grâce à ces approches complémentaires, nous visons une meilleure compréhension des phénomènes physiques intervenant dans ce type de système et des conditions conduisant à la transition vers ce régime pleinement hétérogène, ainsi que le développement de nouveaux outils de modélisation et simulation numériques permettant d'améliorer nos capacités de prédiction des écoulements diphasiques turbulents.