Aurore Naso (Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique, École Centrale de Lyon). Effets d'inertie sur la sédimentation et les collisions entre particules sphéroïdales dans un écoulement turbulent : application à la microphysique des nuages.

Cette étude est motivée par l'étude de la sédimentation en écoulement turbulent de cristaux de glace, présents dans les nuages dans la gamme de température -20°C < T < -10°C. On s'intéresse plus particulièrement à l'orientation de ces cristaux, qui peuvent être modélisés par des particules sphéroïdales très plates, et à leurs collisions. Cette étude a des applications importantes concernant la formation de grésil et la réflexion de lumière et de radiation par les nuages.

Le problème est tout d'abord étudié par simulation numérique directe, en utilisant des équations du mouvement dans lesquelles l'effet de l'inertie du fluide sur les particules est négligée. L'influence de l'intensité de la turbulence et de la gravité sont caractérisées.

On montre ensuite que l'inertie du fluide peut, de manière assez surprenante, jouer un rôle important sur l'orientation des particules sphéroïdales, même très petites. On introduit un paramètre permettant de distinguer les régimes dans lesquels le mouvement de rotation des objets est dominé par l'effet d'inertie du fluide de ceux dans lesquels ce dernier effet est négligeable.

Enfin, on présente les résultats de simulations numériques directes récentes caractérisant la sédimentation et les collisions entre sphéroïdes dans un écoulement turbulent en prenant en compte les premiers effets d'inertie du fluide. L'étude est menée dans une gamme de paramètres (hors nombre de Reynolds de l'écoulement) pertinente pour l'étude de la dynamique des cristaux de glace dans les nuages.