Effets thermo-capillaires et thermo-convectifs sur l'éclatement tourbillonnaire dans une cavité cylindrique à surface libre

Abstract

Le travail dans cette thèse est consacré à la modélisation numérique et à l'analyse de structures d'écoulements secondaires qui se manifestent au sein de cavités cylindriques à fond tournant et à surface libre. L'étude focalise, en particulier, sur les conditions de stagnation et de formation de zones inverses associées ; sous contrôle géométrique, cinématique et thermique. D'abord, une configuration à surface partiellement ouverte est explorée en isotherme qui, sous la compétition de conditions mixtes d'adhérence et de glissement, génère des modes d'éclatements type bulles axiales et/ou toroïdales attachées à la surface. Il s'ensuit, une caractérisation de la structuration de l'écoulement et l'établissement de deux diagrammes d'état qui cartographient leurs zones d'apparition et identifient leur nature. Ensuite, l'étude révèle qu'une rotation différentielle des parois constitue un moyen cinématique, non intrusif et efficace, de contrôle de la stagnation. Enfin, l'investigation est étendue au cas non isotherme, par l'application d'un forçage thermique externe qui induit un mouvement combiné thermoconvectif et capillaire et qui, même sous des gradients faibles de température, altère considérablement les seuils d'apparition et d'évolution des zones éclatées