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Contrôle de la convection thermo-solutale, par vibration

L’étude de l’influence des vibrations sur les mouvements de convection a fait l’objet de nombreux travaux au niveau international en liaison avec les expériences réalisées en microgravité telles que les expériences de croissance cristalline. La présence d’une accélération oscillatoire parasite (g-jitter, accélération résiduelle due à l’activité des cosmonautes) peut modifier de manière significative ces expériences en créant des mouvements de convection vibrationnelle. De même, au sol, la superposition d’un champ vibratoire au champ de gravité entraîne des modifications plus ou moins importantes des mouvements convectifs ainsi que des transferts de chaleur et de masse associés : dans certains cas les vibrations peuvent annihiler la convection. Dans tous les cas on considère des vibrations de faibles amplitudes et de hautes fréquences ; on peut alors utiliser le formalisme des équations moyennées.

En milieu fluide et en microgravité on a considéré deux configurations. En cavité différentiellement chauffée, on a déterminé un rapport d’aspect de la cellule conduisant à une optimisation du transfert de chaleur en convection thermique. En convection thermo-solutale, en couche horizontale infinie remplie d’un fluide binaire pour lequel on prend ou non en compte l’effet Soret ( ie gradient de concentration qui induit un flux de matière), une étude de stabilité linéaire permet de déterminer les seuils de bifurcations correspondant à la perte de stabilité de la solution de quasi-équilibre mécanique. L’étude a été menée pour différents angles d’inclinaison des vibrations. En milieu poreux, en convection thermique et en convection thermo-solutale, avec ou sans prise en compte de l’effet Soret, on a étudié l’influence de l’intensité des vibrations et de leur inclinaison sur les seuils d’apparition de la convection stationnaire et de la convection oscillante (Bifurcation de Hopf).

De manière générale, que ce soit en milieu fluide ou poreux, on retrouve le caractère stabilisant des vibrations verticales.