Etude des écoulements compressibles dans les microsystèmes à fluides

par Isabelle Mas Blanquet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Robert Caen.

Soutenue en 1998

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    L'etude porte sur les ecoulements gazeux dans les microsystemes a fluides. Dans la premiere partie sont analysees l'origine et les particularites de ces ecoulements compressibles tres confines, ou les diametres hydrauliques peuvent etre de l'ordre du micron. Les enjeux d'une modelisation analytique ou semi-analytique sont exposes. La seconde partie concerne plus precisement les ecoulements instationnaires compressibles dans les microcanaux. L'influence du diametre d'un microtube de section circulaire sur la propagation de perturbations de pression en milieu gazeux est mise en evidence de maniere theorique. La modelisation utilise une formulation de type navier-stokes associee a des conditions de glissement de maxwell-smoluchowski d'ordre un a trois. Les resultats presentes sont relatifs aux fluctuations de pression et de temperature dans une section donnee, puis a la reponse frequentielle du microtube en fonction du nombre de knudsen. Il apparait notamment que dans le regime dit de slip-flow, la non prise en compte du glissement a la paroi conduit a sous-estimer la bande passante de la ligne pneumatique. Des extensions du modele, qui concernent l'association en serie de plusieurs microcanaux ainsi que des microcanaux de section lentement variable, sont proposees. Dans une troisieme partie est abordee la modelisation des ecoulements compressibles non etablis dans des conduits courts, dont les diametres hydrauliques sont de l'ordre de la centaine de microns. Ce type de conduit se rencontre au sein de certains microsystemes de taille relativement importante, et egalement au niveau des connexions entre ceux-ci et le milieu exterieur. Une modelisation analytique est proposee pour divers regimes d'ecoulement permanent. Elle tient compte de la contraction de l'ecoulement a l'entree du conduit, dont l'importance est fonction de la compressibilite. La confrontation avec des mesures effectuees sur un banc d'essai specifique montrent une bonne correlation, tant que le regime reste turbulent.

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Informations

  • Détails : 152 p.
  • Annexes : 107 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1998TOU30287
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