Abstract FR:

L'objectif de ce travail est de caractériser la structure du champ hydrodynamique dans deux écoulements dispersés liquide-liquide de type homogène et de zone de mélange, par les mesures locales, simultanées et instantanées des champs de vitesse des deux phases, de la fraction volumique et du diamètre des gouttes. Ces mesures sont menées pour des fractions volumiques de la phase dispersée pouvant atteindre 40%, à l'aide d'une technique originale adaptée de la Vélocimétrie par Images de Particules en milieu optiquement homogène, développée et validée dans le cadre de ce travail. Les phases continue (mélange eau-glycérol) et dispersée (heptane) sont localement différenciées par la présence dans la phase continue d'un traceur fluorescent (rhodamine 6G). La technique est d'abord appliquée à l'étude d'écoulements homogènes co-courants dans l'objectif de caractériser l'influence de la fraction volumique de la phase dispersée sur la force de traînée diphasique et sur la turbulence des deux phases. Les résultats expérimentaux sont comparés à des modèles existants et /ou à des données de la littérature. Des éléments intéressants concernant la structure instantanée du champ hydrodynamique sont mis en évidence. Dans un deuxième temps, des zones de mélange diphasiques présentant, soit un gradient de vitesse, soit un gradient de fraction volumique, font l'objet de mesures locales par la même technique. Dans le premier cas, on constate que, par rapport au cas monophasique, la présence de la phase dispersée conduit à une expansion plus rapide de la zone de mélange et à une sensible modification de la turbulence produite par le cisaillement. Dans le deuxième cas, l'écoulement est piloté par les variations à grande échelle de la densité du mélange. Enfin, des comparaisons avec des simulations numériques sont effectuées afin d'évaluer la capacité d'outils numériques actuels à prédire ces différents écoulements liquide-liquide.