La science des gouttelettes
Le projet NONFLATIMPINGEMENT (Droplet impingement on non-flat surfaces), financé par l'UE, a modélisé numériquement l'interaction de gouttelettes frappant une surface courbe. Ses travaux représentent un progrès important par rapport aux précédentes études théoriques et numériques, qui s'étaient limitées à des surfaces planes. Les chercheurs ont commencé par utiliser le logiciel commercial ANSYS Fluent, une suite complète de modélisation de la dynamique des fluides. Ils ont choisi la méthode du volume de fluide comme convenant le mieux aux simulations numériques de l'écoulement de gouttelettes entre deux fluides non miscibles. Cette méthode implique de résoudre les équations de Navier-Stokes pour le transport de masse et d'inertie, ainsi que l'advection d'un scalaire, la fraction de volume. Les simulations numériques ont reproduit le comportement à l'interface air-liquide, via une technique d'affinement du maillage, conduisant à des prévisions exactes dans la zone étudiée. Les chercheurs ont également enrichi des modèles standard applicables dans des conditions de craquage catalytique, un processus de conversion couramment utilisé dans les raffineries. Ils ont intégré des modèles d'angle de contact dynamique, ainsi que le nouveau modèle de force de mouillage, afin d'améliorer la modélisation numérique des interactions solide-liquide. Les chercheurs ont validé la fiabilité de la nouvelle approche par rapport à des résultats précédents de modélisation, et à des données expérimentales. Ils ont finalement établi les mécanismes fondamentaux de la dynamique de l'étalement de gouttelettes sur des surfaces courbes, hydrophiles ou hydrophobes, ainsi que la synergie des paramètres du traitement. Le modèle numérique conçu par NONFLATIMPINGEMENT s'est avéré capable de simuler des phénomènes réels, et de contribuer à extraire des informations utiles pour le fonctionnement de raffineries de pétrole. Ces informations pourraient notamment bénéficier à la conversion en essence et autres produits des fractions du brut à poids moléculaire élevé.
Mots‑clés
Gouttelettes, impact de gouttelettes, surfaces courbes, NONFLATIMPINGEMENT, raffineries de pétrole, catalyse, FCC
