Écoulements multiphasiques : des fondements aux méthodes d'ingénierie

Cet ouvrage traite des écoulements mettant en présence plusieurs phases non miscibles, comme les écoulements de mélanges gaz-liquide ou de suspensions de particules ou gouttelettes, dont on rencontre de nombreuses applications dans la majorité des procédés industriels ainsi que dans les domaines de l'environnement et de la santé. Après une présentation générale des écoulements multiphasiques, des équations qui les régissent et un aperçu des difficultés présentes et des approches envisageables, l'ouvrage s'intéresse dans un premier temps aux mécanismes élémentaires se produisant à petite échelle : transferts interfaciaux, spécificités liées aux particules, gouttelettes et bulles, interactions particules-turbulence, interactions entre particules ou entre particules et paroi. Les principales méthodes de traitement des écoulements multiphasiques sont ensuite présentées, depuis les modèles globaux d'écoulements en conduite aux techniques de suivi d'interface en écoulement gaz-liquide, en passant par les approches eulériennes-eulériennes et eulériennes-lagrangiennes.

Avant-propos. Principales notations. Chapitre 1. Principes généraux et notions de base. Différents types d'écoulements, limitations. Cadre théorique. Particularités des écoulements à phase dispersée. Problèmes liés aux écoulements à phases séparées. Les paramètres adimensionnels en écoulements multiphasiques. MÉCANISMES ÉLÉMENTAIRES. Chapitre 2. Actions hydrodynamiques sur les particules en écoulement dispersé. Actions hydrodynamiques en écoulement uniforme stationnaire. Particules sphériques en écoulement non uniforme stationnaire. Effets instationnaires. Chapitre 3. Gouttes et bulles. Problèmes de forme et vitesse terminale. Formation et évolution des bulles. Fragmentation et coalescence. Atomisation de gouttelettes, sprays. Transferts de chaleur et de masse. Chapitre 4. Interactions particules-turbulence. Diffusion turbulente de particules fluides. Dispersion turbulente de particules discrètes. Modèles de dispersion. Le phénomène de concentration préférentielle. Influence des particules sur la turbulence du fluide. Chapitre 5. Interactions particule-paroi et particule-particule. Interactions particule-paroi. Interactions entre particules. APPROCHES PRÉDICTIVES ET SIMULATIONS. Chapitre 6. Écoulements en conduite : méthodes d'ingénierie classique. Équations intégrales et modèles globaux élémentaires. Écoulements gaz-liquide en conduite. Écoulements gaz-solide en conduite. Chapitre 7. Traitement des écoulements diphasiques dispersés. Équations générales moyennées de la phase continue. Approche eulérienne-eulérienne. Méthodes eulériennes-lagrangiennes. Chapitre 8. Traitement des écoulements à interfaces évolutives : gaz-liquide, liquide-liquide. Méthodes de capture ou suivi d'interface. Écoulements à bulles. Écoulements avec coalescence et/ou fragmentation. Bibliographie. Index.

Benoît Oesterlé, ingénieur de l’Ecole centrale de Lyon, est professeur de mécanique des fluides à l’ESSTIN, université Henri Poincaré à Nancy. Ses activités de recherche portent sur les écoulements multiphasiques, au sein du laboratoire LEMTA (Nancy-Université, CNRS).