Séminaire LMGC – Jeudi 26/06/2014 14h – Salle 205 Simulation multi-échelle des écoulements fluide/particules Anthony Wachs Département de Mécanique des Fluides IFP Energies nouvelles, Solaize, France Les écoulements fluide/particules font partie des systèmes diphasiques à phase dispersée dont la compréhension reste incomplète, et ce même dans des cas qui semblent pourtant simples comme celui d'une suspension de sphères monodisperses dans un fluide Newtonien. La difficulté principale de compréhension et de modélisation de ces écoulements repose sur la grande diversité d'échelles présentes : de la particule à celle de l’écoulement contrôlée par la géométrie du domaine. Ainsi, il est essentiel de décrire précisément les interactions (transfert de quantité de mouvement et/ou de chaleur) entre les particules et le fluide porteur pour simuler de manière réaliste le comportement global du système, composé de plusieurs milliers/millions/milliards de particules micro/millimétriques dans un dispositif dont la taille est souvent de l'ordre du mètre. Dans le cadre d'une approche micro-mésomacro, nous développons et implémentons des modèles aux échelles micro (Domaines Fictifs) et méso (two-way Euler Lagrange) dans notre code de calcul PeliGRIFF pour des écoulements incompressibles isothermes ou non-isothermes de suspension de particules solides indéformables sphériques ou angulaires. Durant ce séminaire, je présenterai les différentes caractéristiques de PeliGRIFF : modèles physiques, schémas numériques et calcul haute performance. J'illustrerai les capacités du code sur différents cas tests: avec ou sans fluide, bas Reynolds ou inertiel, isotherme ou nonisotherme. Je discuterai ensuite des espoirs suscités par ce type d'approche numérique en termes, d'une part, d'aide à la compréhension physique des mécanismes complexes de transfert au sein de ces écoulements et, d'autre part, de pré-dimensionnement des systèmes industriels. Enfin, l'approche à l'échelle micro, souvent utilisée comme une méthode de grande précision, présente néanmoins de nombreuses limitations intrinsèques dans un contexte de ressources calcul toujours insuffisantes par rapport aux souhaits du chercheur. En particulier, j'illustrerai ces limitations sur deux cas : (i) la modélisation numérique de l'écoulement d'une suspension concentrée à bas Reynolds où la lubrification domine et la description physique des contacts lubrifiés restent des problèmes ouverts, et (ii) le problème des couches limites thermiques et massiques aux grands nombres de Prandtl et de Schmidt dans les écoulements avec transfert de chaleur et de masse.