Contribution à l'étude de l'action des vibrations sur les écoulements de convection thermique ou solutale en présence ou en l'absence de gravité

Contribution to the study the effect of the action of vibration on the , thermal solutal convective motion in the presence or or in the absence of gravity

• Auteur / Autrice : Yazdan Pedram Razi
• Direction : Abdelkader Mojtabi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécaniques des fluides
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement en milieux poreux

Vibrations

Transfert de chaleur

Modèles mathématiques

Chaleur -- Convection

Mots clés libres

G-jitter

Modulation de la gravité

Convection naturelle

Thermovibration, convection en microgravité

Contrôle des écoulements

Modèle de Darcy

Effet Soret

Stabilité linéaire

Stabilité faiblement non linéaire

Cavité différentiellement chauffée

Optimisation du transfert de chaleur

Analyse d’échelle

Méthode de moyennisation

Résumé

Ce mémoire porte sur l’étude analytique et numérique de l’action des vibrations sur les écoulements de convection thermique et solutale en présence ou en l’absence de gravité. Les écoulements convectifs induits par un gradient de température, en présence des champs de gravité et/ou de vibration, sont étudiés dans le cadre de l’approximation de Boussinesq. Dans la première partie de cette thèse , on a étudié la stabilité linéaire et faiblement non linéaire du problème dit d’ Horton-Rogers-Lapwood sous l’effet des vibrations verticales parallèles au gradient thermique. On a utilisé deux approches différentes (méthode de moyennisation et méthode directe) pour analyser la stabilité linéaire du problème. A partir d’une analyse d’échelle effectuée sur les coefficients de l’équation de Mathieu, on a établi les critères permettant de comparer les résultats obtenus par ces deux approches. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous avons étudié l’influence des vibrations de hautes fréquences et de faibles amplitudes sur la naissance de la convection dans le cas d’un mélange binaire en présence d’effet Soret. Une étude de stabilité linéaire pour une cellule horizontale d’extension infinie remplie d’un mélange binaire est effectuée. Le formalisme des équations moyennées a été utilisé. La stabilité de la solution de quasi-équilibre, quelle que soit la direction des vibrations, est ensuite examinée dans le cas des faibles nombres d’onde en présence ou en l’absence de gravité. Nous avons obtenu pour cette configuration une relation analytique donnant les paramètres critiques. . .

In the present work, we study the effect of the action of mechanical vibration on the convective motion in mono and multi-component fluids in the presence or in the absence of gravity. In the framework of the Boussineq approximation, the induced convective motion due to the temperature field in the presence of gravitational and vibrational fields are studied. In the first part of this work, the linear and weakly non-linear stability analysis of Horton-Rogers-Lapwood problem under the effect vertical vibration (parallel to the temperature gradient) has been carried out. Two different approaches (time-averaged and direct methods) are used to study the thermal stability analysis of this problem. By applying the results obtained from the scale analysis method to the coefficients of the Mathieu equation, the criteria for comparing the results from these two stability analysis approaches are found. In the second part of this work, the influence of directions of vibration of high frequency and small amplitude on the onset of Soret driven convection is addressed. The linear stability analysis in an infinite horizontal layer filled by a binary mixture is performed. The stability of quasi-equilibrium solution for an arbitrary direction of vibration in the presence or in the absence of gravity for long wave mode is then examined. For this case, an analytical relation giving the critical parameter is found. . .