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Thèse soutenue

Écoulements engendrés par un champ magnétique tournant en géométrie cylindrique

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Auteur / Autrice : Laurent Martin Witkowski
Direction : Philippe Marty
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides et transferts
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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L'utilisation d'un champ magnetique tournant est un moyen permettant, sans contact mecanique direct, d'engendrer ou de controler des ecoulements de metaux liquides lors de l'elaboration de materiaux dans diverses technologies et plus particulierement la croissance cristalline. L'etude, en geometrie cylindrique, des effets d'un champ tournant sur un fluide conducteur d'electricite est proposee dans deux geometries : - un cylindre de section circulaire de hauteur infinie - un cylindre de section circulaire de hauteur finie un apercu de la bibliographie est d'abord expose afin d'illustrer, dans les deux geometries, les principaux mecanismes qui controlent le champ de vitesse et la distribution du champ magnetique. Dans le cas d'un cylindre de hauteur infinie, nous avons mene une etude sur les champs intenses tournants a une frequence suffisamment elevee pour qu'on ne puisse pas negliger l'effet de peau. La richesse de ce regime vient du fort couplage entre le champ magnetique et le champ de vitesse. Dans ce regime, l'ecoulement se compose d'un ecoulement principal azimutal auquel se superposent des recirculations dans le plan transverse dont les lignes de courant restent alignees avec les ligens du champ magnetique. Dans la deuxieme geometrie, l'ecoulement devient plus complexe du fait d'un ecoulement secondaire apparaissant dans le plan meridien et qui est induit par la variation verticale de la vitesse azimutale. Plusieurs regimes sont distingues en fonction de l'intensite du champ magnetique et de sa frequence. Il est montre que l'effet de peau peut conduire a des situations ou l'ecoulement presente des zones de contre rotation par rapport au champ magnetique. La stabilite hydrodynamique de l'ecoulement est egalement discutee.