Propagation d'un front de réaction-diffusion dans un écoulement cellulaire multi-échelle

Reaction-diffusion front propagation in a multi-scale cellular flow

• Auteur / Autrice : Edouard Beauvier
• Direction : Alain Pocheau, Simona Bodea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Physique des Fluides
• Date : Soutenance le 10/07/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Médéric Argentina
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simona Bodea
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anke Lindner, Dominique Salin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse multiéchelle

Électroconvection

Équations de réaction-diffusion

Mots clés libres

Front propragatif

Réaction autocatalytique

Reaction-diffusion-advection

Écoulement fermé multi-échelle

Cellule de Hele-Shaw

Propagative front

Autocatalytic reaction

Reaction-diffusion-advection

Cellular flow

Multi-scale

Hele-Shaw cell

Résumé

La propagation d'un front de réaction-diffusion est étudiée expérimentalement dans un écoulement cellulaire multiéchelle. Le front est produit par réaction autocatalytique en solution. L'écoulement est réalisé en géométrie de Hele-Shaw par électroconvection, son caractère multiéchelle étant réalisé par l'action combinée de deux nappes d'aimants d'échelles différentes. La géométrie du front et sa vitesse moyenne de propagation sont déterminées pour une large gamme d'intensité des vortex de chaque échelle. Elles sont confortées par une simulation numérique de l'avancée du domaine brulé dans le domaine frais. L'effet de la nature multiéchelle de l'écoulement sur la vitesse moyenne du front est compris par une méthode de renormalisation dont la validation est fournie par l'obtention d'un courbe maitresse pour l'ensemble des données.

The propagation of a reaction-diffusion front is experimentally studied in a multi-scale cellular flow. The front is produced by an autocatalytic chemical reaction in an aqueous solution. The flow is generated by electroconvection and its multi-scale nature is induced by overlaying magnets of different scales. This enables an independent tune of the flow intensity at each scale. The geometry and the mean velocity of the front have been determined over a large range of scale intensities. These features are confirmed by a numerical simulation based on a burnt and fresh domain dynamics, the burnt domain expanding across the fresh one. The effect of the multi-scale nature of the flow on the mean front velocity is recovered by a renormalisation method validated by a collapse of the data onto a single curve.