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Vol 3 - Numéro 1

Thermodynamique des interfaces et mécanique des fluides


Articles parus

Mouvement brownien en liquide fortement fluctuant

In this paper is reported how the Brownian motion of colloids (beads) immersed in a liquid can be affected by the local properties of the fluid and how, in turn, it can alter them. Near- critical binary mixtures are known to exhibit important concentration fluctuations when nearing their liquid-liquid critical point (CP). Photon-beating spectroscopy measurements show that colloids immersed in such a critical mixture of isobutyric acid and water exhibit a slow-down of their Brownian motion due to the fluctuation-induced critical enhancement of viscosity. However, as the mixture temperature is brought close to the CP temperature, the fluctuations lifetime becomes large enough such that the
fluctuations can be in turn strongly deformed by the shear flow around the colloids. Mean-field behavior, where the influence of fluctuations can be ignored, follows. Viscosity does not increase anymore and colloids motion ceases to slow down.


Notions de base sur la combustion

La découverte du feu a contribué à l’émergence de l’humanité. C’est ensuite la maîtrise scientifique de cette même combustion qui a permis à l’homme de se propulser sur la lune ou plus modestement de faire fonctionner le mo-teur de votre voiture. Qui n’a pas été fasciné par un feu d’artifice, une simple bougie ou un feu de bois ? De nombreux phénomènes physiques et chimiques s’y produisent que cet article va vous permettre de découvrir.2 La combustion résulte d’un ensemble de réactions chimiques qui libère de l’énergie. Les différents corps chimiques qui interviennent sont essentiellement un oxydant, un réducteur et les produits de combustion. Ces corps sont en mouve-ment, diffusent les uns dans les autres et la chaleur produite par les réactions chimiques se propage. La combustion est d’abord abordée en milieu gazeux. On distingue des flammes de diffusion et des flammes de prémélange. On étudie d’abord le cas laminaire, puis l’action de la turbulence sur ces flammes. Sont présentés ensuite sommairement quelques cas hétérogènes tels que la combustion de plaques, de sprays et de poudres.


Etude de l’écoulement tridimensionnel et instationnaire dans un rotor d’une éolienne Savonius

L’objet de la présente étude est d’élaborer un code de calcul pour la résolution des équations régissant l’écoulement des fluides dans une éolienne à axe vertical. Afin de vérifier l’efficacité de notre code, nous avons fait une application sur le rotor Savonius. L’écoulement des fluides dans une roue tournante est défini par les équations de continuité, de Navier-Stokes et de l’énergie. Ces équations sont résolues numériquement par la méthode de différence finie explicite de Lax-Wendroff suivi de l’addition d’une viscosité artificielle corrigée suivant le temps. La précision spatio-temporelle de notre schéma est d’ordre deux et la stabilité du calcul numérique est assurée par la condition CFL qui impose une contrainte sur le pas de temps. Les résultats sont présentés par des courbes de pression et de Mach.


Interfaces et fluides critiques

Pour les corps purs, l’interface de séparation de phases liquide-vapeur disparait au point critique. Cette propriété et d’autres encore ont suscité l’intérêt de nombreux scientifiques. Cet article est une mise à jour du texte de la conférence invitée sur les Fluides Critiques présentée à un séminaire de Saint-Gobain-Recherche Aubervilliers le 14 juin 2007. Sont présentés successivement : la thermostatique, puis la thermodynamique des fluides au voisinage du point critique ; l’effet piston, mode spécifique de transmission de la chaleur ; l’expansion d’une “goutte” a la pression critique ; le
comportement d’une poche de fluide supercritique plongée dans un environnement à haute température ; enfin l’ébullition près du point critique. Il s’agit pour partie d’une reprise de textes émis par différents auteurs cités.


Quelques aspects de la turbulence en mécanique discrète (anglais)

The discrete mechanics formalism and equations are considered in the present work in order to establish the role played by representative motion equations on the study of turbulence in fluids. In particular, a set of differences related to the turbulent pressure, the dynamics of vorticity in two spatial dimensions, the turbulent dissipation or the divergence of acceleration are discussed compared to the classical continuous media and Navier-Stokes equations. A second part is devoted to presenting on a first example, the rigid rotational motion, the differences between discrete and continuum mechanics. A last section is devoted to simulating the turbulent channel flow at turbulent Reynolds number of Reτ = 590. It is demonstrated that discrete mechanics allow to recover accurately the mean velocity profiles of reference DNS and also to provide scale laws of the whole mean velocity profile from the wall to the center of the channel.


LES des écoulements diphasiques turbulent anisothermes par une approche de modélisation multi-champs (anglais)

Safety issues in nuclear power plant involve complex turbulent bubbly flows. To predict the behavior of these flows, the two-fluid approach is often used. Nevertheless, this model has been developed for the simulation of small spherical bubbles, considered as a dispersed field. To deal with bubbles with a large range of sizes, a multifield approach based on this two-fluid model has been proposed. A special treatment, called the Large Bubble Model (LBMo), has been implemented and coupled to the dispersed model. However, only laminar and isothermal flows were considered in previous papers. Thus, here, Large Eddy Simulations (LES) are investigated to model turbulence effects. For this purpose, the two-fluid model equations are filtered to highlight the specific subgrid terms. Then, an a priori LES study using filtered Direct Numerical Simulation (DNS) results is detailed. This analysis allows classifying these terms according to their relative weight and then concentrating the modelling efforts on the predominant ones. Five different turbulence models are compared. These results are finally used to perform true LES on a turbulent two-phase flow. Moreover, in order to tackle non-isothermal flows occurring in industrial studies, a new heat transfer model is implemented and validated to deal with phase change at large interfaces using the Large Bubble Model.


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