Étude expérimentale des interactions entre deux particules sphériques, relâchées dans l'eau stagnante

L'interaction entre des particules submergées dans l'eau, un liquide que nous utilisons dans notre vie quotidienne, est un sujet de recherche intéressant, qui a été abordé dans plusieurs domaines – génie chimique, génie industriel, génie énergétique, etc. Dans ce mémoire, nous sommes intéressés et nous nous concentrons sur les interactions entre deux particules sphériques identiques. Les objectifs sont constitués de deux parties : ce qui est spécifique pour ce projet, contribuer à l'élaboration d'un outil de prédiction des trajectoires de deux particules sphériques, rigides, identiques, initialement immobiles, qui sont submergées ; et à long terme, construire un modèle permettant de prédire la trajectoire d'une particule ou d'une bulle dans l'eau, au sein d'un nuage d'autres particules ou bulles. Ce projet de recherche commence par la conception et la construction du tout nouveau dispositif expérimental, dans lequel une pompe à vide a été utilisée afin de compléter le mécanisme de fixation et de libération de deux particules. Les expériences sont faites en utilisant plusieurs types de particules (de différentes tailles, de 3.175 mm à 9.525 mm, et de différentes masses volumiques, de 670 kg/m3 à 1410 kg/m3, dont la plage est approximativement autour de celle de l'eau) et des résultats similaires (les trajectoires, les évolutions des vitesses, etc.) sont obtenus. Pour chaque paire de particules qui sont initialement côte à côte sans vitesse initiale, elles commencent par s'approcher et puis s'éloignent, en accélérant (en montant ou en descendant), mais en restant dans un même plan vertical peu après la libération ; pour chaque paire de particules qui sont initialement devant derrière sans vitesse initiale, elles s'approchent légèrement puis celle qui est derrière accélère d'une façon telle que la ligne reliant leurs centres devient au fur et à mesure horizontale (transversale). À la fin, une discussion sur l'ensemble des résultats est proposée. Un bilan de tout ce que j'ai pu faire et tout ce que je n'ai pas fait, des améliorations et des travaux futurs sont discutés et présentés, pour que ce projet puisse aller plus loin dans le futur, avant d'atteindre son objectif final.