Abstract:
Un film liquide tombant, c'est-à-dire une couche mince de liquide s'écoulant le long d'une paroi sous l'effet de la gravité, peut se produire naturellement, par exemple sur un trottoir un jour de pluie, ainsi que dans un nombre de procédés technologiques, comme la séparation de l'air à l'aide de colonnes de distillation. Ces colonnes sont typiquement équipées de garnissages structurés servant à mettre en contact, au sein de petits canaux, un film de liquide ruisselant vers le bas et un gaz à contre-courant. La prédiction du transfert de quantité de mouvement, de masse et de chaleur entre ces deux phases est un enjeu important. Cependant, ces transferts sont très fortement modifiés par des ondes de surface qui se développent à l'interface liquide/gaz dû à l'instabilité de <>. L'exposé tentera d'élucider les mécanismes sous-jacents en se limitant au transport de quantité de mouvement. Dans un premier temps, l'effet des ondes sur le champ de vitesse au sein du film liquide sera étudié. Cela permettra de mettre en évidence une variété complexe de structures tourbillonnaires associés à des topologies interfaciales bi- et tridimensionnelles. Dans un second temps, l'effet des ondes sur un écoulement de gaz contre-courant ainsi que la rétro-action de celui-ci seront étudies en vue de comprendre le phénomène d'engorgement, quand le film liquide obstrue la section de l'écoulement. À travers l'exposé, les arguments physiques seront développés sur la base de résultats de simulations numériques directes ainsi que d'expériences de vélocimétrie optique. Par ailleurs, la possibilité de représenter à l'aide de modèles intégraux de couche limite (fondés sur une approximation <>) la dynamique des écoulements en question sera vérifiée en comparant avec les résultats numériques et expérimentaux.