Ecoulement d’un gaz raréfié induit par gradient thermique : la transpiration thermique

Temperature gradient induced rarefied gas flow

• Auteur / Autrice : Marcos javier Rojas cardenas
• Direction : Irina Graour, Pierre Perrier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 13/09/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Lounès Tadrist
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Irina Graour, Pierre Perrier, Lounès Tadrist, Gian Luca Morini, Yogesh Gianchandani, Aldo Frezzotti, Jürgen Brandner
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gian Luca Morini, Yogesh Gianchandani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement permanent

Monte-Carlo, Méthode de

Équations cinétiques

Gaz, Théorie cinétique des

Gaz raréfiés, Dynamique des

Mots clés libres

Transpiration thermique

MEMS

Gaz raréfiés

Théorie cinétique

DSMC

Équations cinétiques modelés

Thermal transpiration

MEMS

Rarefied gas flow

Kinetic theory

DSMC

Model kinetic equations

Résumé

Ce manuscrit présente l'étude et l'analyse d'écoulements de gaz raréfiés, induits par la transpiration thermique. Le terme de transpiration thermique désigne le mouvement macroscopique d'un gaz raréfié engendré par l'effet du seul gradient de température. L'aspect principal de ce travail est centré autour de la mesure du débit stationnaire déclenché en soumettant un micro tube à un gradient de température appliqué le long de son axe. On a développé à cet effet un appareillage expérimental original ainsi qu'une méthodologie expérimentale innovatrice basée sur la dépendance du phénomène, analysé dans son ensemble, à l'égard du temps. Les résultats obtenus pour le débit stationnaire initial de transpiration thermique et pour les paramètres thermo-moléculaires caractérisant l'équilibre final de débit nul, ont été comparés aux résultats obtenus numériquement par la résolution de l'équation cinétique modèle de Shakhov et par la méthode de simulation directe de Monte-Carlo.

This thesis presents the study and analysis of rarefied gas flows induced by thermal transpiration. Thermal transpiration refers to the macroscopic movement of rarefied gas generated by a temperature gradient. The main aspect of this work is centered around the measurement of the mass flow rate engendered by subjecting a micro-tube to a temperature gradient along its axis. In this respect, an original experimental apparatus and an original time-dependent experimental methodology was developed. The experimental results for the initial stationary thermal transpiration mass flow rate and for the final zero- flow thermal molecular parameters were compared with the results obtained from the numerical solution of the Shakhov model kinetic equation and the direct simulation Monte Carlo method.