Couplage entre forces interfaçiales dans un système multicouche de fluides immiscibles, avec ou sans effet des forces thermogravitionnelles

Coupling between different interfacial forces in a system of pultiple immiscible fluid layers, with or without thermogravitational effect

• Auteur / Autrice : Qiusheng Liu
• Direction : Bernard Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaleur -- Convection

Liquides -- Propriétés thermiques

Résumé

On a etudie le couplage entre forces interfaciales dans un systeme de plusieurs couches de fluides immiscibles, soumises a un gradient de temperature externe, avec ou sans effet thermogravitationnel. Les interfaces (liquide-liquide et liquide-gaz) sont supposees non-deformables et la surface superieure est soit rigide, soit libre. Cette etude est liee aux recherches sur la faisabilite d'une technique de cristallisation de type zone flottante avec couche encapsulante libre ou confinee, en apesanteur. Dans le cas d'un gradient thermique parallele a l'interface, une solution analytique de la vitesse est presentee pour un systeme de deux couches fluides de grande extension avec surface rigide ou libre. La simulation numerique de l'ecoulement est realisee dans une cavite (2d) en resolvant le systeme d'equations du probleme par une methode aux differents finies, avec maillage decale pour la pression. La convection naturelle couplee a l'effet thermocapillaire, et la convection thermocapillaire seule dans le cas d'apesanteur sont presentees numeriquement pour differents systemes de deux couches. Nous observons principalement les mouvements convectifs au sein de la couche inferieure dans differents cas: surface superieure rigide ou libre, et pour une gamme etendue des principaux parametres: nombre de marangoni, nombre de grashof, rapport de forme, rapport des cfficients des tensions interfaciales et rapport des epaisseurs des deux couches liquides. Dans le cas d'un gradient de temperature perpendiculaire a l'interface (convection marangoni), les instabilites d'un systeme a deux et trois couches liquides sont etudiees par une theorie de stabilite lineaire classique en utilisant une methode tau-tchebycheff. Les mouvements convectifs 2d ont egalement ete etudies numeriquement dans le cas d'un systeme de trois couches fluides