Contribution a l'etude de la diffusion thermogravitationnelle en milieu poreux

• Auteur / Autrice : MANUEL MARCOUX
• Direction : Marie-Catherine Charrier-Mojtabi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Nous proposons une etude numerique et analytique des phenomenes de transport se produisant dans un fluide multiconstituant soumis a des gradients thermiques. Nous nous interessons a un melange binaire saturant un milieu poreux. L'action conjuguee de la thermodiffusion ou effet soret et de la convection permet d'obtenir, dans des conditions optimales de couplage, une forte separation des constituants. Il s'agit alors de diffusion thermogravitationnelle. Nous presentons tout d'abord un descriptif de ce phenomene, un bref historique et les differentes experimentations realisees a ce sujet. Nous exposons ensuite la formulation mathematique du probleme en milieu libre et poreux en nous appuyant sur la theorie phenomenologique de la thermodynamique des processus irreversibles. Nous proposons une resolution numerique des equations regissant le probleme par methodes spectrales. Nous etudions l'influence systematique des parametres adimensionnels dont depend le probleme, en nous appuyant sur les resultats de la simulation numerique et sur des solutions analytiques anterieures, pour une cavite verticale differentiellement chauffee. Nous developpons une etude analytique et numerique de ce probleme dans une cavite annulaire, correspondant a de nombreux dispositifs experimentaux, et nous analysons l'influence de la courbure de la geometrie. Cette etude est etendue a une configuration analogue avec des flux de chaleur et de masse imposes aux parois verticales, en l'absence d'effet soret. Nous avons developpe dans ce cas une solution analytique qui permet de decrire avec precision les ecoulements dans des cellules allongees. Nous nous sommes aussi interesses a la naissance de la thermogravitation lorsque le facteur de separation est egal a 1. Une etude de stabilite lineaire nous a permis de determiner les seuils d'apparition de la thermogravitation. La simulation numerique directe nous a permis de mettre en evidence des regimes oscillatoires, nuisibles au processus de separation.