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Convection et transferts
Cette thématique s'intéresse aux processus pour lesquels les transferts de chaleur ou de matière
sont le mécanisme dominant dans la production d'écoulement, la formation de
structures ou la transformation du milieu. L'accent est mis sur l'étude des instabilités
et sur la prise en compte de milieux à propriétés fortement variables.
Les champs d'application sont des processus industriels ou des phénomènes naturels.
L'approche couple les montages expérimentaux, la modélisation et la simulation numérique.
P.S. Cette page est en construction et sera complétée prochainement.
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Instabilités 3D d'un film tombant
Un film liquide tombant sur un plan incliné se déstabilise pour former une onde solitaire composée d'une onde principale précédée de petites ondes capillaires. Ces ondes capillaires se déstabilisent à leur tour pour générer des motifs tridimensionnels. Les conditions d'apparition de ces instabilités 3D sont étudiées expérimentalement grâce à des cartes d'épaisseur de film obtenues par une méthode optique de type Schlieren.
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Transition vitreuse induite par désorption de solvant
Nous nous intéressons aux phénomènes de vieillissement
dans les films polymères vitreux, lorsque la transition vitreuse est induite par désorption de solvant.
La courbe ci-contre présente une série d'isothermes de désorption/resorption obtenue par gravimétrie en atmoshère contrôlée:
le film subit une décroissance de l'activité à vitesse constante, puis un vieillissement pendant 10h à une activité donnée,
suivi d'une remontée à haute activité. La différence entre les isothermes illustre l'état hors d'équilibre du film
dans le régime vitreux.
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Instabilités dans un écoulement de Poiseuille-Rayleigh-Bénard
Un écoulement d'air dans un canal rectangulaire, initialement isotherme, est chauffé par le bas et refroidi par le haut.
Sous certaines conditions, cet écoulement se déstabilise sous forme de rouleaux longitudinaux à partir des parois latérales, puis les structures se développent
séquentiellement, par paire, vers le centre du domaine. Le nombre de paires observées dépend du rapport de forme transverse
du canal et peut être modifié, pour un rapport de forme donné, en changeant les conditions aux limites thermiques appliquées au système.
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Instabilités induites par séchage
Lors du séchage d'une solution polymère, l'évaporation du solvant induit un
enrichissement en polymère et une baisse de température en surface qui peuvent conduire à une
situation hydrodynamiquement instable (Rayleigh-Bénard-Marangoni, thermique ou solutal). La simulation numérique ci-contre
illustre l'évolution du champ de viscosité au cours du séchage.
F. Doumenc et al. IJHMT 63, (2013)
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Film tombant en interaction avec un gaz
Le transfert de chaleur et/ou de masse entre deux phases liquide et gazeuse peut être réalisé â l'aide de films liquides tombants.
Ceux-ci sont instables vis-á-vis de perturbations interfaciales et développent par conséquent des ondes de surface intensifiant les mécanismes de transfert.
L'image ci-contre montre des lignes de courant au sein d'un tel film ainsi que dans la phase gazeuse environnante
(haut: contre-écoulement, référentiel fixe; bas: co-écoulement, référentiel des ondes).
Ces représentations mettent en évidence des structures tourbillonnaires induites par l'instabilité du film.
G. F. Dietze, C. Ruyer-Quil J. Fluid Mech. 722, 348 (2013)
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Instabilités thermiques dans les fluides à seuil
ITN Marie Curie CRYSTAL2PLATE, ANR PTECTO
Nous étudions les conditions d'existence et la morphologie des instabilités générées par une source ponctuelle de chaleur dans le carbopol, un fluide à seuil. La morphologie en doigt (fig.A) est radicalement différente de la morphologie en champignon des panaches observés dans les fluides newtoniens. Elle est due à la forte localisation de la déformation sur le pourtour de l'instabilité (fig.B).
- Numerical simulation of thermal plumes in a Herschel–Bulkley fluid
Massmeyer A., E. Di Giuseppe, A. Davaille, T. Rolf, P.J. Tackley J. Non-Newtonian Fluid Mech. 195, 32-45, doi.org/10.1016/j.jnnfm.2012.12.004 (2013).
- Thermal instabilities in yield stress fluids: existence and morphology
Davaille A., Gueslin B., Massmeyer A., Di Giuseppe E. J. Non-Newtonian Fluid Mech. 193, 144-153, doi.org/10.1016/j.jnnfm.2012.10.008. (2013).
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Evaporation de fluides complexes au voisinage de la ligne triple
Lors de la formation de dépôts de particules ou de macromolécules à partir de l'évaporation d'un solvant,
des phénomènes complexes apparaissent au voisinage de la ligne triple où le flux d'évaporation est maximal. Le couplage entre hydrodynamique et évaporation peut entraînner une auto-structuration du dépôt comme illustré sur l'image ci-contre pour une
suspension colloïdale de silice (hauteur du dépôt = quelques µm; longueur d'onde de l'odre de 100µm).
H. Bodiguel et al. Langmuir 26, 10 (2013)
C. Hsueh et al. Chem. Eng. Process. 68, (2013)
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