Développement d’un modèle CFD-DEM en référentiel non-inertiel pour des applications au mélange solide-liquide

RESUME: Nous pouvons regretter aujourd’hui encore que la majorite des etudes portant sur le melange solide-liquide se base sur des correlations empiriques dont la precision n’a de cesse d’etre remise en cause et dont les applications sont valides pour des cas de figures extremement precis. L’exemple le plus frappant est la correlation de Zwietering publiee il y a plus de 60 ans maintenant, mais qui est encore au coeur de tous les debats. Nous pensions alors qu’il etait plus facile, pour melanger deux substances, d’agiter rapidement pour creer un maximum de turbulence. Cette idee, plutot comprehensible, a donc mene a des centaines d’etudes de melange solide-liquide sur le regime turbulent. Cependant, aujourd’hui, on peut noter de plus en plus d’applications industrielles en regime laminaire et avec des concentrations en particules plus elevees. La comprehension des phenomenes physiques, sous-jacents a de tels systemes, demeure, cependant, encore tres limitee. C’est donc dans cette optique que ce projet de maitrise s’inscrit, a travers le developpement d’un modele numerique robuste et precis pour l’etude de systemes de melange solide-liquide en milieux visqueux.----------ABSTRACT: Solid-liquid mixing is a significant process that is critical to pharmaceutical, biomechanical, food processing and other industries. Despite the relevance of solid-liquid mixing applications, the physics governing the suspension of particles in agitated vessels is still poorly understood. This can lead to sub-optimal designs and important energy waste or even an incapacity to achieve the desired mixing state. Important criteria that characterize solid-liquid mixing, like the just-suspended speed (Njs) and the homogeneity of the suspension, are difficult to predict. Consequently, engineers often rely on correlations to design solid-liquid mixing vessels, like the Zwietering correlation which is the most famous. But if these correlation present good results in turbulent regime it is not the case for the laminar. And today more and more industrial process occures with viscous fluid. That’s why, there is a need for more studies on solid-liquid mixing in laminar regime and, more particularly, for new simulation models to predict suspension dynamics. Therefore, this master project is dedicate to the development of a robust and accurate numerical model for the study of solid-liquid mixing systems in viscous environments.