Le contact entre fluides est optimisé par les tourbillons

Des chercheurs du Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC/CNRS /Université du Havre) et de l’institut Benjamin Levich (City University of New York) aux Etats-Unis, ont comparé des simulations numériques à des résultats expérimentaux dans le cas d’un fluide visqueux. Les chercheurs se sont concentrés sur un système de cylindres concentriques rotatifs horizontaux, système très étudié au LOMC.

L’espace annulaire entre les cylindres est partiellement rempli et le cylindre intérieur est en rotation. Pour interpréter ce système, ils ont pris en compte les phénomènes de dynamique et les phénomènes aux interfaces. Les chercheurs ont observé deux zones principalesde recirculation (ou tourbillons) dans le fluide : l’une orbite autour du cylindre rotatif et une seconde en dessous.

Pour simuler le mouvement d’une cuillère pleine de miel qui tourne suffisamment vite pour l’empêcher de se détacher, ils ont fait disparaître la deuxième zone de recirculation en augmentant le taux de remplissage ou la vitesse du fluide.  Cette approche peut être généralisée pour une autre combinaison de fluides, et  peut également s’appliquer à une suspension de cellules et une huile contenant des nutriments généralement utilisées pour produire des médicaments ou des biocarburants dans des bioréacteurs.

Finalement, ces résultats pourraient aider à identifier les bons paramètres et les échelles de temps de mélange adéquats pour s’assurer que les nutriments nourrissent toutes les cellules de façon homogène, sans ségrégation.

Schéma de la vue transversale de l’écoulement d’un fluide entre deux cylindres concentriques. Le point rouge représente un point de stagnation et la croix verte indique la position d’une pointe

Par Audrey Loubens, journaliste scientifique