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30 juin 2011 : Modélisation multi-échelle des écoulements poly-phasiques et non-Newtoniens par A. Wachs

par Claudine Lylap - 26 septembre 2011

Nous proposons une approche multi-échelle pour l’analyse des écoulements à phase dispersée et/ou non-Newtoniens basée sur la décomposition des échelles : micro, meso, macro et un transfert de connaissances des petites vers les grandes échelles. Déployer une telle approche en termes de modélisation numérique nécessite de disposer d’outils de calcul à toutes les échelles. Nous présentons les différents outils développés par le Département Mécanique des Fluides de l’IFPEN et les résultats obtenus à travers deux problèmes :

1. le redémarrage des écoulements de brut paraffinique en pipeline. Le comportement rhéologique de ce type de matériau est particulièrement délicat car il combine des propriétés viscoplastique, rhéofluidifiante, thermo-dépendante, thixotrope et faiblement compressible (cette dernière propriété étant liée à la présence de bulles de gaz/vide créées par contraction volumique lors d’un refroidissement). Ce problème est étudié à l’échelle macro et nous suggérons des pistes d’étude à l’échelle micro, en particulier pour élucider le rôle de la compressibilité. 2. les écoulements de suspension à Reynolds faible ou modéré. En partant de modélisation de type DNS (simulation numérique directe), nous illustrons pleinement l’intérêt d’une approche multi-échelle pour cette classe de problème et les bénéfices attendus. La stratégie numérique suggérée offre de nombreuses possibilités d’investigation : lois de contact solide, effet de la forme des particules, nature rhéologique du fluide porteur, transfert de chaleur, ... Selon l’échelle de description adoptée et la finalité de la démarche scientifique, ces codes de calcul intensif sont utilisés comme des outils soit de dimensionnement des systèmes industriels lorsque ces derniers sont jugés matures (problème 1) soit d’aide à la compréhension de la dynamique des écoulements (problème 2).


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