Modélisation numérique des écoulements diphasiques à phase dispersée

Auteurs: 

A. Murrone, P. Villedieu

Cet article présente les principes de base de la modélisation mathématique et numérique des écoulements diphasiques à phase dispersée. On s'attache au cas spécifique des écoulements de type gaz-particules qui sont d'une importance crucial dans le domaine aérospatial. L'équation « cinétique » correspondant au niveau mésoscopique de description est présentée et l'établissement des différents modèles à partir de celle-ci est ensuite détaillé. Les phénomènes physiques d'interaction entre le gaz et les particules sont également décrits. Ensuite, l'article présente une vue d'ensemble de toutes les méthodes numériques associées à la résolution de ces écoulements. Les solveurs SPARTE et SPIREE du code CEDRE illustrent respectivement les techniques Lagrangiennes et Eulériennes implantées dans un code complexe 3D. Des exemples de simulations numériques montrent la capacité des solveurs à traiter les foyers aéronautiques, les moteurs fusées à propulsion solide ou liquide ou encore les problèmes de givrage des aéronefs... Les avantages et inconvénients des méthodes Lagrangiennes et Eulériennes sont brièvement décrits d'un point de vue théorique et pratique. Nous présentons également les développements que nous envisageons dans le futur afin de relever les principaux défis en simulation numérique tel que la Simulation des Grandes Echelles, l'atomisation primaire, le couplage entre un solveur à « phase dispersée » et un solveur à « phase séparée », les interactions d'un spray avec un film.

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