Ecoulements Polyphasiques

Responsables du thème :

 

Les objectifs de ce thème sont de progresser dans la compréhension des questions scientifiques académiques et/ou industrielles liées à la présence et aux interactions entre deux ou plusieurs phases (gaz, liquide, solide) sur la rhéologie, sur les transferts entre phases et sur les propriétés des populations des objets impliqués. Ces problématiques sont abordées sous différents points de vue (homogène ou hétérogène, macroscopique ou microscopique) et pour différentes entités : particules solides, bulles, flocs…etc.

  • La spécificité qui est développée dans ce thème assez large de FERMaT est d’articuler les approches microscopiques polyphasiques avec les approches macroscopiques du réacteur ou des systèmes polyphasiques.
  • La fédération FERMaT apporte un cadre et des moyens qui favorisent les collaborations entre équipes et la réunion de compétences propres à traiter ces couplages entre échelles et les problèmes multiphysiques identifiés. Les complémentarités d’approche que l’on retrouve dans le thème « Ecoulements Polyphasiques » sont donc essentielles pour l’étude de ces échanges couplés avec ou sans changement d’échelle (two-way coupling, multiscale approach).
  • Pour répondre à ces enjeux, des moyens d’investigation numériques et expérimentaux sont mis en œuvre conjointement via des moyens innovants :
  • des équipements lourds pour caractériser les écoulements (PIV rapide, PLIF, caméra rapide) et les milieux polyphasiques complexes (rhéomètre, morpho-granulomètre, caméras haute définition)
  • des outils numériques spécifiques partagés  (codes de simulation directe, lagrangien, eulérien, LES,  tels que JADIM, DIVA, Neptune…)

 

Ce thème regroupe actuellement une vingtaine d’actions de recherche collaboratives organisées en quatre grands pôles :

  • le mélange et la séparation polyphasiques, avec des travaux portant par exemple sur la séparation centrifuge ou sur les phénomènes de fluidisation (élutriation dans les lits fluidisés, fluidisation solide-liquide,…),
  • la dynamique et la rhéologie des interfaces (capture de particules par des interfaces, …),
  • les transferts et réactions aux interfaces, sur des échelles allant de la bulle ou particule isolée aux suspensions denses (colonnes à bulles, bassins d’aération pour l’étude du transfert d’oxygène,…),
  • les suspensions et solutions complexes où sont examinés l’influence de l’hydrodynamique sur le comportement de suspensions (rhéologie, phénomènes d’agrégation-rupture,…), le comportement et la morphologie d’objets biologiques en suspension (traitement des eaux usées par bioréacteur à membrane, cultures cellulaires, bio-séparation) ou encore les systèmes d’agitation en fluide complexe.