Etude de systemes d'ondes dans des ecoulements thermocapillaires et thermogravitaires

par NATHALIE MUKOLOBWIEZ

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christiane Normand.

Soutenue en 1998

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Au cours de cette these, nous nous sommes interesses a la destabilisation d'une couche de fluide avec surface libre soumise a un gradient de temperature en configuration annulaire et rectangulaire. Lors de cette destabilisation, des ondes non-lineaires apparaissent et nous etudions leur transition vers le chaos spatio-temporel lorsque le gradient de temperature est augmente. Des que le gradient est non nul, les forces thermocapillaires et thermogravitaires creent un ecoulement au sein du fluide. Pour des faibles hauteurs de fluide, l'ecoulement se destabilise au-dela d'un premier seuil de temperature sous la forme d'onde non-lineaires obliques tandis que pour les grandes hauteurs, des rouleaux stationnaires d'axe parallele au gradient de temperature, apparaissent. Nous avons caracterise ces instabilites et identifie les ondes comme etant des ondes hydrothermales predites par l'analyse de stabilite lineaire d'un ecoulement parallele-plan. De plus, nous avons mis en evidence que cette transition est supercritique et que les ondes peuvent etre decrite dans le cadre d'equations d'amplitude de type ginzburg-landau complexe. Dans la configuration annulaire, nous avons ensuite etudie la destabilisation de ces ondes et caracterise un nouveau mode de transition vers le chaos qui repose sur une instabilite de phase de type eckhaus. En effet, sur une structure de base composee d'une onde monochromatique, une zone de compression stable des ondes perdure pour une certaine gamme du gradient de temperature. Lorsque celui-ci est augmente, la modulation devient instable et permet au systeme de briser sa structure pour atteindre une valeur stable du nombre d'onde. Finalement, apres un certain temps, le nouveaux systeme est forme d'ondes stables sans defaut et le nombre d'onde a diminue. Un travail theorique fonde sur les equations d'amplitude et s'accordant aux observations experimentales sur l'instabilite d'eckhaus, permet de comprendre le mode de destabilisation de la modulation en nombre d'onde.

  • Titre traduit

    Study of wave-patterns in thermocapillary and buoyant flows


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Informations

  • Détails : 225 P.
  • Annexes : 102 REF.

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  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013789
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