Modélisation des collisions de particules – A review
Au cours des 100 dernières années, des modèles de collisions de particules pour une gamme d’inerties de particules et de conditions d’écoulement de fluide porteur ont été développés. Les modèles de collisions périkinétiques et orthocinétiques pour des écoulements de cisaillement laminaires simples ainsi que les collisions associées à la sédimentation différentielle sont bien documentés. Les modèles de collision développés pour des conditions d’écoulement turbulent sont délimités d’un côté par le modèle de Saffman et Turner (1956) associé à des particules présentant une inertie nulle et de l’autre côté par le modèle d’Abrahamson (1975) pour des vitesses de particules complètement décorrélées des vitesses du fluide porteur. Diverses tentatives ont été faites pour développer des modèles de collision universels couvrant toute la gamme d’inerties dans un champ d’écoulement turbulent. Il est bien admis que les modèles basés sur une formulation cylindrique par opposition à une formulation sphérique sont erronés. Par ailleurs, la fréquence de collision des particules présentant des inerties identiques n’est pas négligeable. Les particules présentant des temps de relaxation proches de l’échelle de temps de Kolmogorov de l’écoulement turbulent sont soumises à une concentration préférentielle qui pourrait augmenter la fréquence de collision jusqu’à deux ordres de grandeur. Ces dernières années, la simulation numérique directe (DNS) de particules en collision dans un champ d’écoulement turbulent a été préférée comme moyen de sécuriser les données de collision sur lesquelles les modèles de collision sont basés. Le principal avantage du traitement numérique est un meilleur contrôle des variables de flux et de particules ainsi que des statistiques de collision plus précises. Cependant, un traitement numérique impose une restriction sévère sur l’amplitude du nombre de Reynolds d’écoulement turbulent. Le développement futur de modèles de collision plus complets et plus précis suivra probablement le rythme de la croissance des ressources de calcul.
