Effets du rayonnement des gaz sur certaines instabilités thermoconvectives

Gas radiation effetcs on some thermoconvective instabilities

• Auteur / Autrice : Fahed Bdéoui
• Direction : Anouar Soufiani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaleur -- Convection

Transfert radiatif

Rayonnement thermique

Mots clés libres

Couplage

Stabilité linéaire

Instablilité thermoconvective

Résumé

Ce travail concerne l'étude des premières phases de la transition vers la turbulence pour des écoulements de convection naturelle dans des fluides rayonnants. L'étude est restreinte à des écoulements bidimentionnels mais l'aspect intégral des tranferts radiatifs ainsi que la spectres d'absoption des gaz réels (modèles CK et ADF) sont pris en compte. Une étude de stabilité linéaire portant sur le démarrage de la convection de Rayleigh-Bénard est menée à l'aide d'une méthode pseudo-spectrale prenant en compte tous les processus stabilisateurs dus au rayonnement. Nous avons pu déterminer quantitativement le retard au démarrage de la convection dû aux tranferts radiatifs dans des gaz réels. L'effets des transferts radiatifs sur les écoulements bidimentionnels de convection naturelle est ensuite étudié numériquement dans trois géométries différentes : une cavité horizontale allongée chaufée par le bas, une cavité carrée chauffée par le bas et ayant les parois latérales conductrices et une cavité verticale allongée chauffée par le bas et les cotés. Un bon accord avec les résultats de l'étude de stabilité linéaire concernant le démarrage de la convection de type Rayleigh-Bénard est obtenu. Les simulations montrent la tendance du rayonnement à augmenter l'intensité de l'écoulement loin des seuils critiques et à augmenter les tranferts conductifs au niveau des frontières. Nous avons pu aussi qualifier l'effet du rayonnement sur un certain nombre de régimes multicellulaires ou oscillatoires. Dans le but de valider expérimentalement les résultats théoriques, un montage optique d'interférométrie holographique avec un faisceau objet de 20 cm de diamètre a été mis an oeuvre pour la mesure des champs de température bidimentionnels. Des maquettes d'écoulement contrôlées thermiquement par des bains thermostatés et pouvant fonctionner à des températures allants de l'ambiante jusqu'à 500 K ont été réalisés. Le montage sera exploité dans le cadre de travaux futurs