Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude expérimentale de la convection naturelle dans une cavité annulaire stationnaire ou en rotation

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Auteur / Autrice : Ziad Ntarmouchant
Direction : Innocent Mutabazi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 12/12/2023
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
Etablissement co-accrédité : Université du Havre (1984-....)
Jury : Président / Présidente : Hassan Peerhossaini
Examinateurs / Examinatrices : Ahmed Ould El Moctar, Bérengère Podvin, Patrice Le Gal, Bertrand Lecordier, Hasna Louahlia-Gualous, Arnaud Prigent
Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed Ould El Moctar, Bérengère Podvin

Résumé

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Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la physique des fluides expérimentale. Elle est consacrée à l’étude expérimentale de la convection naturelle dans une cavité annulaire avec le cylindre intérieur stationnaire ou en rotation. La première partie de la thèse est dédiée à la découverte et la validation d’une nouvelle solution rhéoscopique. En plus de fournir des résultats de visualisation satisfaisants, cette solution est respectueuse de l’environnement et est peu onéreuse. Elle constitue un substitut idéal au kalliroscope dont la production est terminée depuis quelques années. La deuxième partie de la thèse est consacrée à l’influence de la convection naturelle sur un écoulement de Taylor-Couette à grand rapport d’aspect. Cette étude à permis de mettre en lumière les motifs présents dans cette configuration. La transition de l’état de base vers le régime turbulent a été étudiée pour une valeur fixe du nombre de Grashof (Gr=4000) et un nombre de Taylor variant de 11 à 200. Les résultats de la deuxième partie nous ont permis de valider une étude numérique réalisée pour la même configuration. L’étude expérimentale de la convection naturelle turbulente dans une cavité annulaire stationnaire est étudiée dans le dernier chapitre pour des nombres de Rayleigh élevés (3⋅10^5<Ra<3⋅10^6). Cette étude a permis de démontrer la présence de deux motifs principaux (ascendant/descendant) au sein de l’écoulement et de montrer à travers les visualisations et les mesures de vitesse leur comportement en fonction du nombre de Rayleigh. Cette thèse constitue une étape vers une meilleure compréhension des écoulements de convection naturelle et leurs applications. Elle offre de nouvelles perspectives pour des nouveaux travaux de recherche. Notamment, concernant la détection de l’apparition des motifs ascendants et descendants, la mesure de vitesse volumétrique et la mesure de température pourront apporter de nouvelles précisions sur les motifs observés.