[Séminaire LRGP] Bulles, Gouttes, Jets : techniques de visualisation pour la modélisation d'écoulements de fluides complexes

Jeudi 7 décembre 2023, Romain Castellani, Chargé de recherche (HDR) au CEMEF de l'École des Mines de Paris, donnera un séminaire intitulé : "Bulles, gouttes, jets ; techniques de visualisation pour la modélisation d'écoulements de fluides complexes".

• De nombreux procédés industriels ou phénomènes naturels mettent en jeu des écoulements à surface libre, tels que jets ou impacts de gouttes, pour des fluides rhéologiquement complexes. Qu’il s’agisse de remontée de bulles dans du béton, du remplissage de boosters de fusée par du propergol ou encore de l’encapsulation de cellules pancréatiques dans un gel, la description de ces écoulements est nécessaire du point de vue de l’application (ajustement des paramètres procédé) ou dans le but de formuler les matériaux qui s’y prêteront le mieux. Une approche courante aujourd’hui consiste à faire appel à la simulation seule comme outil « magique » pour résoudre ces problématiques. Cette méthode trouve cependant vite ses limites quand (i) le matériau est mal décrit (lois de comportements rhéologiques inadaptées ou trop simplistes par exemple) ou (ii) les échelles des phénomènes sont trop étendues (différences de viscosité dans chaque domaine simulé, ou bien temps caractéristiques de phénomène très petit par rapport au temps total), avec comme conséquence des coûts de calculs considérables, quand ces derniers ne divergent tout simplement pas.

• L’approche développée dans cette présentation consiste à tenter de décrire simplement, par des bilans énergétiques, la physique d’écoulements à surface libre, afin de remonter à des lois d’échelle simples, prenant en compte la rhéologie du matériau caractérisée préalablement. Expérimentalement, les écoulements, parfois dans des géométries simplifiées, sont observés par des méthodes optiques, afin de lier paramètres d’entrée (vitesses d’impact, débits…) à des grandeurs caractéristiques (fréquences d’enroulements, étalements relatifs…). Les préfacteurs géométriques laissés de côté dans la modélisation peuvent de fait ainsi être récupérés grâce à ces données. Dans un second temps, à l’aide de l’expertise de collaborateurs numériciens, des expériences numériques sont réalisées en variant les paramètres de lois de comportement du matériau et les données d’entrée de façon à étendre ce qui a été observé expérimentalement. Ces dernières ne visent pas à simuler le procédé complet, mais juste une étape « élémentaire ». Le tout permet de valider les lois d’échelles qui peuvent ensuite servir de « boites noires » pour la description et l’optimisation des procédés.

>> Rendez-vous au LRGP en salle Villermaux (campus ENSIC) à 11h00.

Il n'est pas nécessaire de s'inscrire pour assister à ce séminaire.