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Fiche descriptive
Influence de la rugosité de surfaces de parois sur les instabilités hydrodynamiques d'un écoulement de Couette-Taylor et de Couette-Taylor-Poiseuille (Document en Français)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Gaied Lamia
Date de soutenance : 09-07-2020
Directeur(s) de thèse : Aloui Fethi
- Berrich Emna
Président du jury : Bigerelle Maxence
Membres du jury : Aloui Fethi
- Berrich Emna
- Harmand Souad
- Luo Lingai
- Martemianiov Serguei
- Perre Patrick
- Tadrist Lounes
- Pierrat Daniel
Rapporteurs : Perre Patrick
- Tadrist Lounes
Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines partenaireRecherche_1 050705253 LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Gaied, Lamia
Nom
Gaied
Prénom
Lamia
Nationalité
TN
Date de soutenance : 09-07-2020
Directeur(s) de thèse : Aloui Fethi
Aloui, Fethi
Nom
Aloui
Prénom
Fethi
Berrich, Emna
Nom
Berrich
Prénom
Emna
Président du jury : Bigerelle Maxence
Bigerelle, Maxence
Nom
Bigerelle
Prénom
Maxence
Membres du jury : Aloui Fethi
Aloui, Fethi
Nom
Aloui
Prénom
Fethi
Berrich, Emna
Nom
Berrich
Prénom
Emna
Harmand, Souad
Nom
Harmand
Prénom
Souad
Luo, Lingai
Nom
Luo
Prénom
Lingai
Martemianiov, Serguei
Nom
Martemianiov
Prénom
Serguei
Perre, Patrick
Nom
Perre
Prénom
Patrick
Tadrist, Lounes
Nom
Tadrist
Prénom
Lounes
Pierrat, Daniel
Nom
Pierrat
Prénom
Daniel
Rapporteurs : Perre Patrick
Perre, Patrick
Nom
Perre
Prénom
Patrick
Tadrist, Lounes
Nom
Tadrist
Prénom
Lounes
Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines partenaireRecherche_1 050705253 LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Discipline : Mécanique. Énergétique, matériaux
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Écoulement de Couette-TaylorRugosité de surfaceMicro-rugositéMacro-rugositéInstabilités hydrodynamiquesStructures cohérentesÉcoulement axialTransfert de masseGradient pariétal de vitesse
Surfaces (technologie) --Fluides, Mécanique des -- Simulation par ordinateur
Résumé : Ce travail porte sur l’étude numérique et expérimentale d’un écoulement de Couette-Taylor dans une géométrie à surfaces rugueuses, afin de détecter l’effet de la rugosité sur les instabilités hydrodynamiques. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de simulation numérique (CFD) 3D dans le cas d’un écoulement de Couette-Taylor sans débit axial, mais en utilisant plusieurs types de rugosités de surfaces : rugosité isotrope (micro-rugosité), rugosité anisotrope (macro-rugosité), variation de l’amplitude ainsi que le type de la macro-rugosité. Les résultats obtenus montrent bien l’effet de cette rugosité sur la restructuration de l’écoulement et le développement des instabilités hydrodynmiques. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’étude expérimentale des écoulements de Couette-Taylor-Poiseuille avec et sans débit axial en utilisant deux protocols (direct et inverse). En effet, la superposition d’un écoulement axial (Poiseuille) avec un écoulement de Couette-Taylor, peut avoir un effet important sur la réorganisation de l’hydrodynamique de base déjà connue et constituée de cellules de Taylor. Par conséquent, la présence d’un écoulement axial peut générer la formation de vortex ou leur brisure ou disparition, et peut déplacer ces derniers (vortex ou cellules de Taylor) dans la même direction ou la direction inverse de l’écoulement axial imposé. Expérimentalement, nous avons commencé par une étude qualitative en visualisant les instabilités hydrodynamiques grâce à des particules de kalliroscope. Par la suite, une étude quantitative utilisant la PIV et la polarographie a été effectuée afin de caractériser les régimes d’écoulement des premières instabilités (TVF, WVF, MWVF et TN) en présence ou non d’un débit axial. La méthode polarographique, au moyen de sondes simples circulaires, a été alors utilisée pour quantifier le gradient pariétal de vitesse local et instanané. La PIV a permis d’étudier les régimes WVF, MWVF et turbulent. Différents critères de détection de tourbillons (la vorticité ω et le critère Q) ont été alors développés et utilisés pour bien identifier les structures tourbillonnaires.
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Écoulement de Couette-TaylorRugosité de surfaceMicro-rugositéMacro-rugositéInstabilités hydrodynamiquesStructures cohérentesÉcoulement axialTransfert de masseGradient pariétal de vitesse
Surfaces (technologie) --Fluides, Mécanique des -- Simulation par ordinateur
Résumé : Ce travail porte sur l’étude numérique et expérimentale d’un écoulement de Couette-Taylor dans une géométrie à surfaces rugueuses, afin de détecter l’effet de la rugosité sur les instabilités hydrodynamiques. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de simulation numérique (CFD) 3D dans le cas d’un écoulement de Couette-Taylor sans débit axial, mais en utilisant plusieurs types de rugosités de surfaces : rugosité isotrope (micro-rugosité), rugosité anisotrope (macro-rugosité), variation de l’amplitude ainsi que le type de la macro-rugosité. Les résultats obtenus montrent bien l’effet de cette rugosité sur la restructuration de l’écoulement et le développement des instabilités hydrodynmiques. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’étude expérimentale des écoulements de Couette-Taylor-Poiseuille avec et sans débit axial en utilisant deux protocols (direct et inverse). En effet, la superposition d’un écoulement axial (Poiseuille) avec un écoulement de Couette-Taylor, peut avoir un effet important sur la réorganisation de l’hydrodynamique de base déjà connue et constituée de cellules de Taylor. Par conséquent, la présence d’un écoulement axial peut générer la formation de vortex ou leur brisure ou disparition, et peut déplacer ces derniers (vortex ou cellules de Taylor) dans la même direction ou la direction inverse de l’écoulement axial imposé. Expérimentalement, nous avons commencé par une étude qualitative en visualisant les instabilités hydrodynamiques grâce à des particules de kalliroscope. Par la suite, une étude quantitative utilisant la PIV et la polarographie a été effectuée afin de caractériser les régimes d’écoulement des premières instabilités (TVF, WVF, MWVF et TN) en présence ou non d’un débit axial. La méthode polarographique, au moyen de sondes simples circulaires, a été alors utilisée pour quantifier le gradient pariétal de vitesse local et instanané. La PIV a permis d’étudier les régimes WVF, MWVF et turbulent. Différents critères de détection de tourbillons (la vorticité ω et le critère Q) ont été alors développés et utilisés pour bien identifier les structures tourbillonnaires.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
Format : PDF
Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-2839
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse