Modélisation du comportement des bulles pour le traitement des eaux par ultrason
Les méthodes de purification de l'eau, comme le stripping dans des tours de refroidissement ou l'application de courant électrique, sont généralement consommatrices d'énergie. D'autres techniques conventionnelles, avec floculation sophistiquée des polluants dispersés, requièrent des additifs chimiques et donc un post-traitement. Mais il existe une solution plus rentable et plus propre, très prisée: le traitement des eaux potables ou usées par ultrason. En soumettant un liquide à des ondes ultrasonores, on obtient des effets de cavitation, soit la génération, le développement et l'oscillation de bulles qui entraînent les polluants. Cette élimination des polluants est réalisée par procédé mécanique (éclatement des bactéries, par exemple) ou chimique (génération de radicaux libres pour l'oxydation de carbures aromatiques, par exemple). Jusqu'à présent, la plupart des dispositifs d'épuration par ultrason ont été conçus sans prendre en compte les effets de paramètres essentiels comme la répartition des bulles de cavitation et sa dynamique. Grâce à un projet subventionné par la Commission européenne, on connaît désormais en détail le comportement collectif des bulles de cavitation. Les chercheurs ont conçu des modèles mathématiques décrivant avec précision la formation-type de grands ensembles de bulles. Ces modèles peuvent servir pour la simulation, le contrôle et l'optimisation d'amas de bulles se formant dans un liquide soumis à des ondes ultrasonores. Basé sur les déplacements d'une bulle subissant de grandes variations de pression, les nouveaux modèles mathématiques et les algorithmes numériques rapides sont capables de prévoir avec précision la dynamique des groupes de bulles. Les nouveaux codes numériques fournissent des calculs concernant les amas de bulles mono-dispersés et poly-dispersés, qui sont des zones où les bulles présentent respectivement un rayon initial semblable et différent. Les recherches se poursuivent et concernent maintenant les résultats liés aux mouvements des bulles non sphériques ainsi que la modélisation précise des interactions entre plusieurs bulles en termes de coalescence et d'affaissement.
