Articles des Congrès
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Étude numérique de la collecte de particules d'aérosol par des gouttes en chute
E. REYES (1), T. MÉNARD (1), J. RÉVEILLON (1), P. LEMAITRE (2), E. BELUT (3)
1. Université de Rouen-Normandie, CORIA – UMR 6614 CNRS, St-Étienne-du-Rouvray, France
2. Institut de Radioprotection et Sûreté Nucléaire (IRSN), PSN-RES, SCA, Gif-Sur-Yvette, France
3. Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS), Vandoeuvre-lès-Nancy, France
[2023]
Résumé
Il n'existe à ce jour aucune méthode permettant de calculer des efficacités de collecte pour des gouttes présentant des oscillations. Pour surmonter cette limitation, une approche eulérienne pour simuler les écoulement internes et externes à la goutte est couplée à une approche lagrangienne pour simuler le transport des aérosols Les écoulements sont simulés par Simulation numérique directe (DNS), en résolvant numériquement les équations incompressibles de Navier-Stokes. La dynamique de l'interface liquide/gaz est modélisée à l'aide des méthodes Volume of Fluid (VOF) et Level Set (Vaudor et al. 2017). Le transport des aérosols est simulé en appliquant itérativement la deuxième loi de Newton, en prenant en compte la force de traînée et le mouvement brownien. Nous montrons que cette approche, appliquée à des gouttes ne présentant aucune oscillation permet de calculer des efficacités de collecte très proches des résultats de la littérature. Cette première étape nous a permis de valider une méthodologie qui permet dans un second temps d'évaluer les efficacités de collecte pour de gouttes présentant des oscillations.
Mots clés
Aérosol, Brownien, DNS, efficacité de collecte, goutte, Lagrangien, lessivage, Level-Set, VOF
Abstract
At this time, there is no existing method for calculating collection efficiencies for drops exhibiting oscillations. To overcome this limitation, an Eulerian approach to simulate the internal and external flows to the drop is coupled with a Lagrangian approach to simulate the transport of aerosols. The flows are simulated by Direct Numerical Simulation (DNS), by numerically solving the incompressible Navier-Stokes equations. The dynamics of the liquid/gas interface is modeled using the Volume of Fluid (VOF) and Level Set methods (Vaudor et al. 2017). Aerosol transport is simulated by iteratively applying Newton's second law, considering drag force and Brownian motion. We show that this approach, applied to drops presenting no oscillation, allows to calculate collection efficiencies very close to the results of the literature. This first step allowed us to validate a methodology which allows in a second time to evaluate the collection efficiencies for drops presenting oscillations.
Keywords
Aerosol, Brownian, collection efficiency, DNS, drop, Lagrangian, Level-Set, scavenging, VOF
DOI
10.25576/ASFERA-CFA2023-32900