Etude numérique de la capture des aérosols par des gouttes en régime de déformation-oscillation

Aucun modèle ne prédit l'efficacité avec laquelle une goutte d’eau capture des aérosols en suspension, dans les régimes d'écoulement où la goutte présente des déformations ou des oscillations. Cette étude vise à contribuer à cet effort en examinant numériquement la dynamique des gouttelettes d'eau en chute libre dans un air chargé en particules solides, pour des nombres de Reynolds et de Weber tels que les gouttelettes présentent ou non des déformations/oscillations (par exemple, Re=30, 70, 500 et 876). Un cadre eulérien-lagrangien est adopté. Les écoulements internes et externes des gouttelettes sont simulés à l'aide de la simulation numérique directe (DNS), et la dynamique de l'interface liquide/gaz est suivie à l'aide d'une combinaison des méthodes Volume of Fluid (VOF) et Level Set. Les trajectoires des particules solides sont calculées en tenant compte de la traînée, de la gravité et du mouvement brownien. L'approche permet de prédire la dynamique de l'interface et les écoulements internes et externes de la gouttelette en conformité avec les résultats de la littérature. Pour les particules, des efficacités de collecte similaires à celles publiées dans la littérature sont trouvées lorsque la gouttelette ne présente pas d'oscillation ou de déformation. En présence d'oscillations/déformations, l'efficacité de collecte simulée suit la tendance expérimentale, mais les valeurs s'écartent significativement des mesures de référence. Les points d'amélioration du modèle sont identifiés pour améliorer sa capacité de prédiction avec les données expérimentales disponibles.