Etude des phénomènes de transport en régime d'advection chaotique dans un écoulement ouvert

Transport phenomena in chaotic advection regime of an open flow.

• Auteur / Autrice : Yves Le Guer
• Direction : Hassan Peerhossaini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centrale Nantes

Résumé

Ce travail présente l'étude expérimentale d'un écoulement tourbillonnaire ouvert en régime d'advection chaotique. Ce régime d'écoulement laminaire et ses implications dans le domaine de l'agitation et du mélange chaotique sont analyses. Un dispositif expérimental a été construit et instrumente. La partie principale qui constitue la veine hydrodynamique d'essai en écoulement ouvert est composée de canaux courbes dont l'assemblage spatial est réalisé de façon à changer l'orientation du plan de courbure au passage d'un élément coudé à l'autre. Au sein de ces canaux courbes, des cellules tourbillonnaires longitudinales se développent. L'étude détaillée du champ de vitesse eulérien par vélocimétrie laser à effet doppler a permis d'analyser l'évolution tridimensionnelle de l'écoulement. Les propriétés de transport macroscopique et l'aspect chaotique de l'écoulement sont évalués en visualisant la déformation d'une tache de traceur à l'aide de la méthode de fluorescence induite par laser et par analyse d'images. Nous avons montre que, dans certaines régions de l'écoulement, le périmètre de la tâche de traceur croit exponentiellement lorsque l'on avance longitudinalement dans l'écoulement. Les résultats expérimentaux que nous avons obtenus sont compares à des travaux numériques récents obtenus pour une géométrie d'étude proche de celle qui correspond au dispositif expérimental. Nous avons développé un modèle simplifié de mélangeur chaotique qui permet de caractériser numériquement l'aptitude de différentes configurations géométriques de canaux à augmenter le mélange et le transfert de chaleur.