Hydrodynamique d’un essaim de bulles en ascension

Abstract

Dans de nombreuses applications, des bulles sont utilisées pour agiter un liquide afin de favoriser le mélange et les transferts. Ce travail est consacré à l’étude de l’hydrodynamique d’une colonne à bulles. Expérimentalement, nous avons déterminé les propriétés des fluctuations de vitesses à l’intérieur et derrière un essaim de bulles homogène en ascension pour différentes tailles de bulles et fractions volumiques α : auto-similarité en α0,4, spectre en k−3 et échelle intégrale de longueur imposée par la force de flottabilité. Numériquement, nous avons reproduit ces propriétés par simulation des grandes échelles en modélisant les bulles par des volumes-forces. Nous avons ainsi prouvé que la dynamique est maîtrisée par les intéractions des sillages. ABSTRACT : In many applications, bubbles are used to agitate a liquid in order to enhance mixing and transfer. This work is devoted to the study of the hydrodynamics in a stable bubble column. Experimentally, we have determined the properties of the velocity fluctuations inside and behind a homogeneous swarm of rising bubbles for different bubble sizes and gas volume fractions α : selfsimilarity in α0,4, spectrum in k−3 and integral length scale controlled by buoyancy. Numerically, we have reproduced these properties by means of large-scale simulations, the bubbles being modeled by volume-forces. This confirms that the dynamics is controlled by wake interactions