Experimental investigation of turbulent transport of material particles

We report measurements of Lagrangian velocity and acceleration statistics of particles transported in a turbulent flow obtained with an acoustic Doppler velocimelly technique. We consider a homogeneous isotropic grid turbulence generated in a wind tunnel. As a first step we study isolated particles dynamics with a particular focus on the influence of particles finite size on their response to the turbulence forcing. As particles we use neutrally buoyant soap bubbles inflated with helium. The size of the particles can be adjusted from 1.5 mm to 6 mm, corresponding to inertial range scales. We show that the response time of the particles to the turbulence forcing increases with their size. We analyze our data in the frame of two times stochastic models, and show that the cut-of! time scale in the Lagrangian energy spectrum of the particles dynamics has a dependence on their diameter consistent with a low pass .filtering of the turbulent cascade by the particles finite size.Nous présentons des statistiques Lagrangiennes de vitesse et accéleration de particules transportées par un écoulement turbulent. Ces mesures sont obtenues par vélocimétrie Doppler dans une turbulence de grille, homogène et isotrope. Dans une première étape, nous nous intéressons au cas de particules isolées et nous étudions plus particulièrement les effets de taille finie des particules sur leur réponse à Ia turbulence. Les particules utilisées sont des bulles de savons gonflées à l'helium de sorte à être rendues iso-densite dans l'air. Leur faille, ajustable entre 1.5 mm et 6 mm, correspond à des échelles inertielles de Ia turbulence. Nous montrons que le temps de réponse des particules augmente avec leur faille et analysons ces résultats à Ia lumière de modèles stochastiques à deux temps. Nous montrons ainsi que le spectre Lagrangien d'énergie des particules présente bien une coupure à petite échelle liée à leur taille