Phénomènes Physiques et
Modèles
Mathématiques en Sciences de l'Univers
Le séminaire a lieu le lundi 21 juin 2004 de 14h00 à
15h00
dans la salle de réunion
du PHC (Observatoire de Nice).
Concentrations
préférentielles et collisions de particules inertielles
Jérémie Bec,
Dip. di Fisica, Università
la Sapienza, Rome, Italie.
Souvent, les impuretés transportées par un
écoulement incompressible
turbulent ne peuvent être assimilées à de simples
traceurs et on doit
tenir compte de leur taille finie et d'une densité de masse
différente
de celle du fluide qui les transporte. De telles particules
inertielles ont une dynamique dissipative, ce qui conduit à
l'apparition de concentrations préférentielles,
c'est-à-dire de très
fortes inhomogénéités dans leur distribution
spatiale. Comme cela est
généralement observé dans nombre de situations
naturelles ou
industrielles, ce phénomène a tendance à
accélérer les interactions
locales entre particules (collisions, réactions chimiques...).
De telles particules peuvent avoir une densité de masse bien plus
grande que celle du fluide (poussières ou gouttelettes d'eau
suspendues dans un gaz). Leur dynamique dépend alors d'un seul
paramètre adimensionel, le nombre de Stokes, proportionnel au
carré de
leur taille. Des particules de diamètres différents
transportées par
le même écoulement ont ainsi des dynamiques
différentes. Pour
comprendre les mécanismes conduisant à l'accroissement
des taux de
collisions, nous proposons une estimation des corrélations entre
les
distributions spatiales de particules de différentes tailles.
Cette
approche est confirmée par des simulations numériques
dans des
écoulements aléatoires simples.
Références:
Fractal clustering of inertial particles in random flows, J. Bec
Phys. Fluids 15, L81-L84 (2003).
Multifractal concentrations of inertial particles in smooth random
flows, J. Bec, soumis à J. Fluid Mech. (2004).
Clustering and collisions of heavy particles, J. Bec, A. Celani,
M. Cencini, S. Musacchio et A. Vulpiani, en préparation (2004).