Instabilités de Rayleigh-Bénard-Marangoni, induites par l'évaporation, en régime transitoire : application aux solutions polymères

par Benoît Trouette

Thèse de doctorat en Physique. Dynamique des fluides et énergétique

Sous la direction de Claudine Dang Vu-Delcarte et de Béatrice Guerrier.


  • Résumé

    Dans ce travail nous étudions numériquement le déclenchement d'instabilités thermo-solutales dans le cas du séchage d'une solution polymère. L'évaporation du solvant entraine une baisse de la température et de la concentration du solvant en surface. Ceci peut générer des instabilités thermo-convectives et solutales, induites par les variations de la masse volumique (poussée d'Archimède) et/ou de la tension superficielle (effet Marangoni). L'épaisseur du milieu ainsi que les gradients de température et de concentration évoluent au cours du séchage et il s'agit donc d'un problème transitoire. Deux modèles simplifiés sont mis en place, tenant respectivement compte des effets thermique et solutal. L'étude porte principalement sur trois points : la détermination du rôle respectif de chaque phénomène, le caractère transitoire du problème, et enfin l'influence de l'évolution de la viscosité de la solution avec la concentration au cours du séchage sur les seuils de transition entre les régimes conductif et convectif.

  • Titre traduit

    Rayleigh-Bénard-Marangoni instabilities, induced by evaporation, in a transient regime : application to polymer solutions


  • Résumé

    This work aims to study numerically how instabilities are activated in the drying of solvent/polymer solution. Solvent evaporation induces both a cooling and a decrease in solvent concentration at the free surface. Consequently, density variations (buoyancy) and/or superficial tension variations (Marangoni effect) can generate convection into the bulk. Besides, since the temperature and concentration gradients but also the thickness of the solution evolve during the drying, we are dealing here with a full transient problem. For this purpose, two simplified models are established for thermal and solutal regimes respectively. This study mainly focuses on: the transient character of the problem, the role of each phenomenon (thermal/solutal), on one hand, and the impact of the evolution of the solvent mass fraction and by the way of the viscosity of the solution, on the other hand, on the instability thresholds and the flow structure.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (173 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-[176]

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)298
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