Thèse soutenue

Calcul numérique et stabilité d'écoulements diphasiques tridimensionnels en microfluidique
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Auteur / Autrice : Sandra Tancogne
Direction : Charles-Henri BruneauThierry Colin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mathématiques et informatique. Mathématiques appliquées et calcul scientifique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Ce travail traîte de la modélisation des écoulements diphasiques immiscibles issus de la Microfluidique. En particulier, nous nous intéressons à leur stabilité en fonction de différentes configurations expérimentales issues des écoulements réels étudiés au Laboratoire du Futur, unité mixte Rhodia-Cnrs-Bordeaux1. La première partie est consacrée à la description des écoulements en microcanaux (jets, gouttes, écoulements parallèles) et la présentation de caractéristiques physiques fondamentales. La modélisation mathématique est détaillée. Dans la deuxième partie, l'étude de stabilité des jets de fluides évoluant dans des microcanaux cylindriques est réalisée. L'analyse est menée en appliquant les principes fondamentaux de la théorie de la stabilité linéaire. La technique de résolution mise en oeuvre pour calculer le taux de croissance de l'instabilité est présentée. Un critère de stabilité, basé sur la longueur de stabilité de l'écoulement, permet de mener une étude paramétrique et de comparer résultats numériques et expérimentaux afin d'évaluer l'influence des paramètres physiques (viscosité, débits, tension de surface). La troisième partie est consacrée à l'élaboration du code de calcul tridimensionnel pour des géométries cartésiennes simples ou complexes. La méthode Level Set utilisée par le suivi d'interface entre les deux fluides est présentée. L'accent est alors mis sur la simulation des instabilités de jets de fluides et l'étude de la dynamique interne des microgouttes. Les développements numériques sont commentés.