Après un rappel rapide de notions de base concernant l'hydrodynamique et la physico-chimie des suspensions colloïdales et des aérosols (les points communs et les différences entre ces deux types de système seront soulignés), le cours se concentrera sur les mécanismes physiques de séparation fluide-particule en s'appuyant sur le cas ubiquiste de la capture/collision d'une particule sphérique avec un élément collecteur (cylindre ou sphère). Cette situation est en effet celle utilisée pour modéliser un ensemble incroyablement varié de situations se rencontrant dans de nombreux procédés industriels (filtration par exemple) mais surtout dans de nombreuses situations relevant de la mécanique des fluides environnementales. Coalescence et croissance des gouttelettes d'eau dans un nuage, lessivage d'un aérosol de pollution particulaire par la pluie, capture de sédiments ou nourriture par la faune et flore sous-marine, etc... : toutes ces situations font intervenir le transport puis la capture/collision d'une particule (par exemple une gouttelette d'eau de pluie, une particule solide aérosolisée ou un micro-organisme) par un élément collecteur (par exemple une autre gouttelette d'eau, un cil ou une tentacule)

Le but du cours est de fournir un panorama d'ensemble des mécanismes physiques permettant de ``séparer'' particules en suspension et milieu suspendant, que celui-ci soit un gaz ou un liquide. L'accent sera mis sur la compréhension physique des phénomènes (diffusion brownienne, interception, impaction inertielle) pour des écoulements à nombre de Reynolds faibles et modérés, mais aussi turbulents (diffusion turbulente, turbophorèse).

Le cours sera une réussite si les étudiants sont capables d'analyser physiquement les différents mécanismes à l’œuvre, et leurs contributions respectives, dans une application particulière (par exemple : mouvement brownien ou non, inertie des particules, influence de la turbulence de l'écoulement porteur, etc...). Pour cela, ils devront être capable de mener des calculs et analyses d'ordres de grandeur simples.

Ils devront également avoir une idée du positionnement actuel de la recherche sur la problématique exposée, typiquement, en étant capable de lister les questions scientifiques clés toujours ouvertes.

Les thématiques proposées au sein de ce cours trouvent de nombreuses applications, notamment dans le domaine de la mécanique des fluides appliquées à des problèmes environnementaux. Le cours est abordable par des étudiants ayant une formation de base en mécanique des fluides. Le cours s'appuie sur une base théorique bien établie mais qui fait toujours l'objet de recherches.

L'équilibre entre l'analyse physique fine des phénomènes décrits et une approche plus "théorique" (modélisation, calculs exacts,etc...) en fait un cours de niveau Master, en fort lien avec les activités de recherche des intervenants..