Khashayar Saleh (UTC) - Simulation numérique de l’écoulement des poudres par CFD : un challenge ou une utopie ?

Les matériaux solides divisés présentent une part non négligeable des produits, finis ou intermédiaires, mis en œuvre dans l'industrie chimique. Leur diversité est remarquable (poudres, grains, granulés, dragées, compacts, pastilles, agglomérats, pellets, cristaux, fibres et filaments, etc.) et leur importance économique indéniable. C'est d'ailleurs faire un constat d'évidence que de rappeler que les poudres sont omniprésentes dans notre vie quotidienne.

Néanmoins, la manipulation de ces produits finement divisés posent encore de nombreux problèmes techniques et scientifiques. Le domaine des poudres est encore mal maîtrisé et nous tend bien des défis, tant sur le plan fondamental que sur le plan technique et technologique. En effet, comme le soulignait¹ très justement le regretté prix Nobel Pierre-Gilles de Gennes, malgré ses grands ancêtres (Coulomb, Faraday, Reynolds, Bagnold, …) et tous les efforts fournis au niveau mondial aboutissant à une moisson d'observations expérimentales, de résultats de simulation numérique, de concepts nouveaux et de modèles théoriques, "*la mécanique des poudres reste dans sa majeure partie incomprise : certaines questions tout à fait primaires n'ont pas encore reçu de réponse claire*" avant de préciser que "*les milieux granulaires sont trompeurs*". Cette difficulté d'apprivoiser les poudres provient en particulier de la nature divisée de la matière qui la rend difficile à être abordée par les approches classiques connues pour les milieux continus. S'il est discutable de considérer l'état solides divisés comme un quatrième état de matière, il est tout à fait évident qu'une poudre ne peut pas être considéré comme un solide et encore moins comme un liquide ou un gaz. Dans ce contexte, quel pourrait être l’apport et les limites des approches classiques ou modernes de modélisation de type CFD ?

Cet exposé s’intéresse aux principes physiques qui régissent le comportement des milieux solides divisés, en général, et leur coulabilité en particulier. L’accent est mis sur les spécificités, voire les singularités, de ces milieux qui les rendent indociles et difficilement descriptibles par les lois physiques classiques et les approches de modélisation/simulation existantes. Quelques exemples des travaux déjà réalisés ou en cours de réalisation à l’Université de Technologie de Compiègne seront également présentés.