Chaos lagrangien entre ellipses confocales : étude théorique, numérique et expérimentale

par Marie-Isabelle Gastou-Chassaing

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Estéban Saatdjian.

Soutenue en 1995

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

Les rapporteurs étaient Hassan Peerhossaini, José Eduardo Wesfreid.


  • Résumé

    Un fluide visqueux newtonien est introduit entre deux ellipses confocables dont les parois interne et externe peuvent être déplacées le long de leur circonférence. Une solution analytique en coordonnées elliptiques a été récemment obtenue à partir des hypothèses du régime de Stokes. Les sections de Poincaré, les points périodiques de l'écoulement et l'évolution d'une tache de traceur, montrent qu'un régime de chaos lagrangien avec de grandes surfaces potentielles de mélange peut se développer dans cette géométrie qui est également un échangeur de chaleur efficace. Le dispositif expérimental a été construit et testé. Les résultats des études théoriques et numériques ont été confrontés avec succès aux résultats expérimentaux par les méthodes suivantes: lignes de courant, déformation de taches de traceur fluorescent, sensibilité aux conditions initiales, test de nombreux profils de vitesses des parois, étude d'écoulements asymptotiques. L’analogie entre les résultats dérives de la géométrie à ellipses concentriques et de la géométrie à cercles excentrés donne des règles générales sur le comportement des mélangeurs bi-dimensionnels annulaires: importance de l'origine relative de l'énergie transférée au fluide, efficacité de l'addition de petits effets inertiels. Des applications directes importantes de cette recherche sont proposées: développement d'une méthode simple d'optimisation de mélangeurs par un choix judicieux de profils de vitesse élémentaires ; développement de nouveaux outils (sections de Poincaré et étude entropique) pour optimiser la conception de nouveaux mélangeurs

  • Titre traduit

    Chaotic advection between confocal ellipses


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Informations

  • Détails : 1 vol. (124 p.)
  • Annexes : 34 réf.

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