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Convection mixte en fluide binaire avec prise en compte de l’effet Soret

L’étude de la convection mixte en fluide binaire avec prise en compte de l’effet Soret constitue une extension de ces travaux antérieurs en fluides monoconstituants avec comme application pratique, par exemple, la C.V.D ( dépôts de vapeur chimiques) qui intéresse le génie des procédés. On considère des écoulements de Poiseuille Rayleigh-Bénard entre plaques parallèles et horizontales.

On a tout d’abord effectué une étude de la stabilité linéaire de l’écoulement de Poiseuille linéairement stratifié en température et en concentration et de sa transition vers des rouleaux transversaux 2D. On retrouve, à faibles nombres de Reynolds et pour des facteurs de séparation négatifs, la présence de deux branches de solutions à la naissance de la convection. Les deux branches correspondent respectivement à des ondes progressives se propageant dans le sens de l’écoulement moyen, imposé par le gradient de pression, ou dans le sens inverse. Des simulations numériques 2D et 3D ont été réalisées à l’aide d’un code spectral et d’ un code industriel : COMSOL. Elles nous ont permis de mettre en évidence dans les liquides binaires des rouleaux transversaux se propageant soit dans le sens de l’écoulement moyen soit en sens inverse et d’étudier l’influence du confinement de la cellule en 3D. Nous avons ensuite mis au point un dispositif expérimental de vélocimétrie par image de particules (P.I.V.) au sein de l’I.M.F.T., permettant les visualisations et les déterminations du champ de vitesses des différentes structures thermo-convectives apparaissant dans des mélanges eau-isopropanol, caractérisés par des facteurs de séparations négatifs.

Cette étude a donné lieu à : 1 Comptes rendus à l’Académie des Sciences, 3 congrès internationaux et 3 communications à des congrès nationaux. L’étude du problème similaire en cellule Hele-Shaw fait l’objet d’une collaboration avec le Pr. Ben Hadid Hamda du laboratoire LMFA de L’Ecole centrale de Lyon et avec le Pr. Lüecke , de l’Université de Sarrebrüken, Allemagne. Un article est en cours de rédaction.

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Convection mixte en fluide binaire avec effet Soret