Mesure du champ de concentration en croissance dendritique avec et sans ecoulement

Measurement of the concentration field in dendritic growth with and without an external flow

• Auteur / Autrice : VIRGINIE EMSELLEM
• Direction : Patrick Tabeling
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le probleme mathematique de la selection en croissance dendritique libre s'est pose depuis la premiere determination analytique du champ de concentration. Depuis une dizaine d'annees, des solutions ont ete proposees, notamment les theories de solubilite microscopique, qui assignent un role preponderant a l'anisotropie de tension superficielle. Mais leur accord quantitatif avec les experiences reste mediocre. Dans cette these, nous nous proposons d'explorer la concentration dans le liquide par une methode interferometrique. Des experiences sont effectuees sur le bromure d'ammonium dans differentes conditions de croissance: en gel, en solution au repos et avec un ecoulement exterieur force. L'etude comparee de la croissance en gel et de la croissance en solution montre que dans le premier cas le transport de matiere est bien modelise par un processus diffusif (solution d'ivantsov), tandis que ce meme modele sous-estime nettement la sursaturation en solution et ne decrit pas toujours correctement le champ de concentration. Nous proposons d'interpreter ces observations en termes de convection naturelle, desordonnee, produite par la gravite. Dans une seconde serie d'experiences, nous imposons un ecoulement a la solution, afin d'etudier le role que joue la convection dans des conditions plus controlees, et de definir les caracteristiques de l'ecoulement ainsi produit. Il apparait que champ de concentration est correctement modelise par un processus diffusif couple a un ecoulement uniforme ou potentiel. Le role de la convection peut expliquer le desaccord quantitatif theorie/experience sur le probleme de la selection. Nos resultats suggerent egalement qu'il faudrait reprendre une theorie de selection en presence d'ecoulement en tenant compte de la geometrie effective du champ de vitesses