Thèse soutenue

Étude expérimentale des instabilités dans des systèmes hydrodynamiques modulés
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Auteur / Autrice : Canisius Martial Gassa Feugaing
Direction : Innocent Mutabazi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Le Havre

Résumé

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Cette thèse est une contribution expérimentale à l'étude de la réponse à un forçage extérieur, périodique en temps, d'écoulements sujets à des instabilités. La première partie est consacrée à l'étude expérimentale de l'effet de la modulation de la vitesse de rotation du cylindre intérieur autour d'une valeur moyenne non nulle, sur la stabilité de l'écoulement de Couette-Taylor d'une solution aqueuse de 30% de glycérol, avec le cylindre extérieur fixe. Une déstabilisation par la modulation est mise en évidence pour toutes les fréquences et amplitudes de modulation balayées. L'influence de la modulation sur les motifs observés au seuil de l'instabilité primaire et sur les états supérieurs est analysée. L'analyse spectrale révèle une désynchronisation entre les motifs et l'excitation à faible fréquence de modulation, et une synchronisation à haute fréquence de modulation. La taille des rouleaux augmente à la fois avec l'augmentation de la fréquence de modulation et l'augmentation du nombre de Taylor. Les résultats expérimentaux sont en bon accords avec les résultats numériques disponibles dans la littérature. La seconde partie étudie l'influence de la viscoélasticité de solutions aqueuses de polyoxyéthylène (POE, c* = 220 ppm, un polymère neutre flexible de grande masse molaire) et du forçage sur les mécanismes de rupture et sur les caractéristiques d'un micro-jet capillaire (Amplitude initiale des perturbations, longueur de rupture, taille des gouttes) en régime très dilué. L'étude a mis en évidence un effet élongationnel (instabilité de « perles sur une ficelle ») et a montré la possibilité d'observer des effets linéaires ou non linéaires. La viscoélasticité fait varier la taille des gouttes lorsque le nombre de Weber augmente. Elle réduit de manière significative les gouttelettes satellites et augmente la taille des gouttes à un nombre de Weber fixé. La longueur de rupture du jet viscoélastique est peu sensible au forçage.