Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude expérimentale de la convection thermocapillaire autour d'une bulle par méthodes optiques et thermiques : influence de la gravité sur les régimes d'écoulement et les transferts de chaleur

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Auteur / Autrice : Christelle Reynard-Carette
Direction : Lounès Tadrist
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Résumé

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Ce mémoire traite de la convection thermocapillaire autour d'une bulle d'air introduite sous une paroi dans une couche d'huile de silicone dans une configuration thermique initialement purement conductive et stationnaire. Pour des liquides à faible nombre de Prandtl, différents régimes d'écoulement, stationnaire ou oscillatoire, peuvent apparaître. La revue bibliographique montre, en particulier, que le rôle de la gravité sur les régimes oscillatoires est mal connu. Une approche expérimentale sous gravité normale au sol et sous gravité réduite au moyen de vols paraboliques a été développée. Des dispositifs spécifiques et des méthodes de mesure adaptées à ces conditions particulières ont été réalisés afin de caractériser l'apparition du régime oscillatoire, les fréquences associées et les transferts thermiques induits. Le phénomène oscillatoire a été visualisé par ensemencement et par ombroscopie. Au sol, une étude paramétrique sur le seuil d'apparition des oscillations a été réalisée et la structure 3D du premier régime oscillatoire a été observée simultanément dans deux plans horizontal et vertical. Sous gravité réduite, l'existence de ce régime oscillatoire a été mise en évidence. La période des oscillations est une fonction décroissante du niveau de gravité. Les lois d'échange thermique sont conditionnées par le niveau de gravité et la viscosité du liquide, et caractérisées par le nombre de Marangoni ou de Bond selon le cas. Sous gravité réduite, les transferts thermiques induits par la convection thermocapillaire sont plus importants qu'au sol. Celle-ci pourrait jouer un rôle en présence d'ébullition nucléée en microgravité.