Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...

Chapitre 2: Modélisation à deux fluides de l’hydrodynamique et du transfert de masse dans les écoulements à bulles& Hassan, 2001). On peut en effet supposer que les sillages des bulles peuvent contribuerà une augmentation de la dissipation qui serait responsable de l’atténuation de laturbulence dans certains écoulements à bulles. Si on accepte cette idée, il faudraits’attendre, dans ce cas, à une décroissance plus rapide de la turbulence en écoulementhomogène de grille. Cela n’est pas observé expérimentalement. Les expériences deturbulence homogène de Lance & Bataille (1991) montrent que la turbulence produite parla traînée dans les sillages est directement dissipée par viscosité avant que les mécanismesde transfert puissent entrer en jeu.- la redistribution : les expériences de Lance et al. (1992) en écoulement de turbulencehomogène avec cisaillement constant, pour lesquelles on dispose de mesures desdifférentes composantes du tenseur de Reynolds, montrent que la redistribution joue unrôle essentiel dans la modification de la structure de la turbulence en écoulementdiphasique. Ces expériences indiquent, pour certains cisaillements, une tendance àl'isotropie plus accentuée qu’en écoulement monophasique avec une atténuationimportante du cisaillement turbulent. Les mesures en conduite révèlent descomportements analogues : les mesures de la structure de la turbulence (Wang et al.,1987) montrent, qu’en dehors de la zone centrale de l'écoulement, l’isotropie del’écoulement diphasique est plus accentuée que pour l’écoulement monophasiquecorrespondant. Les expériences de Serizawa et al. (1992) indiquent une diminutionimportante du cisaillement turbulent et une atténuation de l’intensité turbulente ; celle cine concerne que la composante longitudinale témoignant d’une alimentation plusimportante des autres composantes. En revanche, on peut observer dans certainsécoulements peu cisaillés une augmentation de l’anisotropie de la turbulence enécoulement à bulles. C’est le cas des écoulements de turbulence homogène sanscisaillement (Lance & Bataille, 1991) ou localement dans la zone centrale desécoulements en conduite. On peut penser, que dans les situations où la production par lesgradients moyens est faible et où la turbulence en écoulement monophasique est a prioriisotrope, se superpose une turbulence induite par les bulles qui est fondamentalementanisotrope. En effet les expériences d’ascension de bulles dans un liquide au reposindiquent qu’en l’absence de turbulence induite par le cisaillement, la turbulence induitepar les bulles est en effet anisotrope (Ellingsen & Risso, 2001). Biesheuvel & VanWingardeen (1984) ont d’ailleurs calculé une solution anisotrope du tenseur descorrélations de vitesses induites en écoulement potentiel homogène.- l’absorption d’énergie par les bulles : certains auteurs suggèrent que l’absorption del’énergie par les inclusions en écoulement diphasique dispersé peut être responsable de ladiminution de l'énergie turbulente. Serizawa & Kataoka (1990) indiquent que ladéformation des bulles est susceptible d’absorber l’énergie turbulente du liquide et demodifier la dissipation.L’analyse des traits caractéristiques de la turbulence en écoulement à bulles met enévidence certains aspects des interactions interfaciales. Ces mécanismes d’interaction sont34