​Simulation de l'interaction d'une bulle déformable avec une turbulence de grille

Les écoulements diphasiques turbulents abondent dans la nature et les applications industrielles. Les interactions complexes entre interfaces et turbulence influencent fortement les propriétés de l'écoulement. Il y a donc un intérêt à la fois scientifique et industriel d'étudier ces couplages.

L'objectif est d'utiliser la simulation numérique directe (SND) pour mieux comprendre ces couplages et pour développer des outils de simulation adaptés aux applications industrielles. Dans cette optique, on cherche à développer un concept pour les écoulements diphasiques qui soit équivalent à ce qu'est la simulation des grandes échelles (SGE) pour les écoulements monophasiques.

Dans ce concept, la géométrie des interfaces est résolue mais une partie des interactions entre l'interface et la turbulence est prise en compte dans un modèle sous-maille adapté. Le développement de ce modèle repose en particulier sur l'analyse de tests a priori permettant de hiérarchiser les termes des équations méritant d'être modélisés.  Le cas le plus pertinent pour cette étude est celui de l'ascension d'une bulle déformable interagissant avec une turbulence de grille (cf. film ci-dessus).  L'analyse de ces résultats montre qu'il est nécessaire d'utiliser une modélisation basée sur la décomposition de Leonard et Germano qui permet de bien rendre compte des couplages entre interface et turbulence.  Une analyse basée sur l'utilisation des développements asymptotiques raccordés a permis de déterminer des conditions de saut à imposer à une interface sous-résolue.  Les premiers résultats obtenus sont très prometteurs.