Laboratoire de Physique de l'École normale supérieure de Lyon
R. Volk, M. Bourgoin, P. Huck
Collaborations: Alberto Aliseda (seattle) ,Nathanael Machicoane
Lorsque les particules ont une taille supérieure à l'échelle de plus petits tourbillons de l'écoulement turbulent, elles ne peuvent
répondre à toutes les fluctuations turbulentes. Nous étudions leur mouvement à l'aide de caméras rapides haute résolution dans
un écoulement turbulent de von Karman, ce qui permet de mesurer leurs vitesse, accélération, et leur rotation.
Ces mesures permettent d'étudier comment change l'intermittence de la dynamique des particules et le couplage entre leur rotation et leur translation.
Nous avons par ailleurs étudié leur dynamique sur des temps très longs
et observé qu'elles peuvent rester piégées dans les zones les moins turbulentes de l'écoulement. Ce système
peut montre plusieurs analogies avec une particule brownienne confinée dans un double puit de potentiel.
Large sphere motions in a non homogeneous turbulent flow
Nathanael Machicoane, Robert Zimmermann, Lionel Fiabane, Mickael Bourgoin, Jean-François Pinton, Romain Volk
(submitted) New Journal Physics,
(2013).
"Rotational Intermittency and Turbulence Induced Lift Experienced
by Large Particles in a Turbulent Flow"
Robert Zimmermann, Yoann Gasteuil, Mickael Bourgoin, Romain Volk, Alain Pumir, Jean-François Pinton.
Physical Review Letters,
(2011).
R. Volk, M. Bourgoin
Collaborations: Lionel Fiabane (IRSTEA),
Les particules inertielles, qui n'ont pas la même densité que celle du fluide, ne suivent pas le mouvement du fluide dès lors que leur taille n'est pas très petite devant l'échelle de dissipation de l'écoulement.
Elles tendent alors à se regrouper en amas selon leur taille et leur densité : c'est l'effet de concentration préférentielle. Les particules légères tendent alors à se concentrer au coeur des vortex alors que les particules lourdes
se regroupent dans des zones de fort cisaillement. Nous étudions la concentration préférentielle de particules matérielles, qui ont une taille supérieure à l'échelle de dissipation. Les mesures sont faites à l'aide de caméras rapides
dans des nappes laser au coeur d'un écoulement turbulent homogène et isotrope : le LEM (lagrangian exploration module). Le but est ici de caractériser la géométrie des amas (clusters) en fonction de l'inertie et de la densité des particules
et de la relier aux propriétés statistiques de la turbulence.
Clustering of finite size particles in turbulence
Lionel Fiabane, Robert Zimmermann, Romain Volk, Jean-François Pinton. , Mickael Bourgoin;
Phys. Rev. E,
(2012).
R. Volk, J.-F. Pinton
Nous étudions le transport de particules solides dans des écoulements à hauts nombres de
Reynolds. Nous mesurons l'évolution de la vitesse lagrangienne de particules le
long de leurs trajectoires par Vélocimétrie Laser Doppler Etendue avec une
résolution temporelle suffisante pour avoir accès à leur accélération, c'est à
dire à la force qu'exerce l'écoulement sur les particules. Nous nous intéressons
en particulier aux trajectoires des particules dites inertielles, qui ont soit
une densité différente de celle du fluide, soit une taille comparable à celles
des structures tourbillonnaires qui composent l'écoulement.
Dynamics of inertial particles in a von
Karman turbulent flow
R. Volk, E. Calzavarini,
E. L'évêque, J.-F. Pinton. JFM,
(2011).
Acceleration of heavy and light particles
in turbulence: comparison between experiments and direct numerical
simulations
R. Volk, E. Calzavarini, G. Verhille, D. Lohse, N. Mordant, J.-F.
Pinton, and F. Toschi.
Physica D , (2008)