Particules non-sphériques en écoulement turbulent: quel jeu de forces hydrodynamiques doit-on utiliser ?

Notre travail considerait jusqu’a maintenant la dispersion de particules spheriques en ecoulement turbulent. Nous l’avons quantifiee par des statistiques propres a la dispersion (vitesse moyenne, profil de concentration, vitesse d’agitation de particules solides, covariances fluide particules, etc.). Qu’en est-il lorsqu’on travaille avec des particules non spheriques ? C’est l’objectif de ce present travail. On propose ici de s’interesser au jeu de forces hydrodynamiques qui peuvent s’exercer sur des particules non spheriques en ecoulement turbulent. En effet, on connait bien ce jeu de forces lorsque les particules sont spheriques. La force de trainee est tres connue quelque soit le nombre de Reynolds, la force de portance est quand a elle specifiee pour des ecoulements en milieu infini. Peu de personnes utilisent le couple dans la modelisation de la dispersion des particules. C’est pourquoi, nous proposons dans cette etude preliminaire de donner des informations sur ce type de forces pour des geometries particulieres de particules solides de type ellipsoide et spherocylindre. La litterature sur ce type de particule est assez riche d’information depuis les travaux de Brenner (1963) mais paradoxalement, elle reste denuee d’informations essentielles. Les correlations existantes sur ce jeu de force pour des particules de ce type ne sont pas pertinentes et comporte de nombreuses erreurs. (Les facteurs de formes generalement introduits dans ces correlations sont incomplets ou compliques a determiner pour decrire la particule et prendre en compte son orientation). En effet, il parait indeniable de prendre l’influence des facteurs de forme, d’orientation de la particule par rapport a l’ecoulement turbulent et enfin l’inertie de la particule au sein d’une meme correlation. Une classification selon plusieurs criteres sera exposee et examinee, des resultats sur les forces seront presentees ainsi que sur l’ecoulement situe en aval des particules (sillage). Nous serons donc en mesure de faire un choix decisif sur les correlations a utiliser dans notre code DNS/DPS (Simulation Numerique Directe couplee a un suivi lagrangien) afin d’entamer l’etude de la dispersion de particules non spheriques.