Author: Nejiba Ghalya
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Languages : fr
Pages : 177
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Cette thèse concerne l'étude de l'écoulement autour d'une particule solide dans un écoulement de cisaillement parabolique d'un fluide visqueux pres d'une paroi plane et solide sur laquelle s'exerce une condition de glissement de Navier. Pour une particule sphérique, cet écoulement est d'abord résolu par la méthode des coordonnées bispheriques. Nous obtenons ainsi la force et le couple qui s'exercent sur la particule sphérique fixe dans cet écoulement ainsi que le stresslet, moment symétrique des contraintes. Par linéarité des équations de Stokes, le problème d'une sphère libre de se mouvoir dans un écoulement parabolique avec glissement sur la paroi est traite par combinaison des problèmes elementaires suivants: sphère fixe dans un écoulement parabolique, sphère en translation et en rotation. Nous calculons ainsi le stresslet pour une sphère qui se déplace librement dans cet écoulement avec glissement sur la paroi. Dans une deuxième partie de ce travail, nous appliquons la méthode des elements de frontière avec le tenseur de Green approprie pour résoudre le problème d'une particule solide de forme quelconque dans un écoulement parabolique d'un fluide visqueux pres d'une paroi avec glissement. Nous retrouvons nos résultats pour le cas d'une particule sphérique. Cette méthode est alors appliquée au cas d'une particule ellipsoïdale fixe de même volume que la sphère et dont l'axe est perpendiculaire a la paroi . Par comparaison des résultats pour les deux particules, nous en déduisons l'influence de la forme de la particule. Dans le dernier chapitre nous présentons de nouveaux résultats concernant les forces, couples, vitesses et stresslets pour le cas d'un ellipsoïde d'axe incline par rapport a la paroi
Author: Jean-Michel Frey
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Languages : fr
Pages : 213
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Les interactions hydrodynamiques entre particules en suspension et paroi interviennent dans de nombreuses situations physiques aussi bien dans le domaine environnemental que dans le secteur de l'industrie. Lors de processus de filtrations, elles conditionnent le comportement des particules à proximité du collecteur. L'objectif de ce travail est de caractériser les interactions hydrodynamiques en régime de Stokes, et d'en déduire la répartition du dépôt que constitue la première couche de particules déposéessur la paroi. Deux situations de filtrations ont été étudiées. En filtration de masse une étude numérique a permis de modéliser le transport de particules sphériques à l'échelle des pores d'un milieu poreux modèle. Les modes de capture ont été analysés à partir d'une approche lagrangienne. L'efficacité de capture du milieu et la répartition des dépôts ont été caractérisées en fonction des paramètres hydrodynamiques et géométriques des pores. Les résultats numériques ont permis d'interpréter des résultats expérimentaux obtenus sur des micro-modèles gravés dont les pores présentaient une géométrie similaire. En filtration tangentielle, l'interaction entre la paroi filtrante et des particules sphériques en suspension a été analysée. Dans un premier temps, l'influence d'une singularité de paroi sur la force hydrodynamique appliquée à une particule a été étudiée numériquement, par une méthode quasi analytique. Les résultats ont été interprétés en terme de raccordement des deux cas asymptotiques du problème. La méthode employée a été généralisée au cas d'une singularité de type pore. Dans un deuxième temps, l'étude des trajectoires de particules au-dessus d'une paroi comportant des pores périodiquement répartis a été effectuée. Á partir d'un calcul simplifié de l'écoulement, les forces hydrodynamiques qui agissent sur la particules et les trajectoires de particules associées ont été déterminées. La densité de probabilité de capture des particules sur la paroi poreuse a été calculée en fonction de la porosité, de l'inertie des particules, des effets physico-chimiques et de l'intensité du cisaillement. Finalement, 'influence mutuelle de deux sphères placées simultanément dans l'écoulement au voisinage du pore a été discutée qualitativement.
Author: Tseheno Nirina Randrianarivelo
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Languages : fr
Pages : 222
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Nous avons développé au cours de ce travail un modèle de simulation numérique directe afin de calculer les interactions hydrodynamiques entre le fluide et les particules. Ce modèle fait appel à une formulation originale du tenseur des contraintes des équations de Navier-Stokes. Nous l'avons décomposé en quatre expressions distinguant les contributions de compression, d'élongation, de cisaillement et de rotation. Quatre viscosités, associées à chaque contrainte, sont également introduites. Grâce à cette décomposition, nous sommes en mesure de simuler, à partir des seules équations de Navier-Stokes, le comportement d'un fluide visqueux incompressible ou celui d'un solide indéformable. Parallèlement à cela, nous avons développé une méthode de pénalisation pour imposer la contrainte d'incompressibilité du fluide et celle de non déformation du solide. Cette technique est fondée sur la méthode de lagrangien augmenté que nous avons généralisée à l'imposition de la contrainte de non déformation du solide. Les tests de validation ont montré l'efficacité de la méthode pour la simulation de particules en sédimentation à différents nombres de Reynolds. Le modèle numérique a ensuite été appliqué pour la simulation de l'écoulement à travers un ensemble de sphères fixes disposées dans un arrangement cubique face centré. Cette configuration idéale de lits fluidisés a permis d'identifier les modifications du coefficient de traînée Cd d'une particule de cet ensemble comparée à celui d'une particule isolée dans les mêmes conditions d'écoulement. La deuxième application fut l'étude d'un réseau de particules mobiles réparties de façon aléatoire initialement.
Author: Pierre Maurice Marie Duhem
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Category : Hydrodynamics
Languages : fr
Pages : 386
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Author: Pierre Maurice Marie Duhem
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Category : Hydrodynamics
Languages : fr
Pages : 172
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Author: Etienne Guyon
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Category : Fluid mechanics
Languages : fr
Pages : 524
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Author: Stéphane Leblanc
Publisher: L'Editeur : EDP Sciences
ISBN: 9782759805259
Category : Fluid mechanics
Languages : fr
Pages : 100
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A quelle fréquence oscille une bulle d'air dans de l'eau ? Comment s'étale une couche de lave à la suite d'une éruption volcanique ? A quelle vitesse sédimente une micro-particule ? Pourquoi les tourbillons dans les sillages d'avions sont-ils instables ? Comment se forment les vagues à la surface de la mer ? C'est à ces questions et à quelques autres que ce livre apporte les réponses. Destinés aux étudiants d'université (L3, M1, M2) et d'écoles d'ingénieurs, les seize problèmes présentés permettent d'appréhender différentes facettes de cette belle science qu'est la Mécanique des fluides, et surtout de faire parler les équations si compliquées qui la gouvernent. La solution de chaque problème est soigneusement détaillée et accompagnée de références bibliographiques.
Author: Emmanuel Roy
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Languages : fr
Pages : 221
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NOUS VISUALISONS DANS CETTE THESE LA SEDIMENTATION DE QUELQUES SPHERES DANS LE REGIME DE NAVIER-STOKES GRACE A UN DISPOSITIF EXPERIMENTAL NOUVEAU. NOUS METTONS EN EVIDENCE LES DIFFERENTES INTERACTIONS HYDRODYNAMIQUES PARTICULES-FLUIDE, PARTICULES-PARTICULES ET PARTICULES-PAROI QUI APPARAISSENT DANS L'ECOULEMENT AVEC DES EFFETS DUS A L'INERTIE DU FLUIDE. CELLES-CI MODIFIENT LOCALEMENT LE REARRANGEMENT DE PLUSIEURS SPHERES EN SEDIMENTATION. NOTRE ETUDE PORTE SUR LA MESURE DU CHAMP DES VECTEURS-VITESSE DU FLUIDE AUTOUR DES SPHERES DANS UN ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL ENTRE DEUX PAROIS PARALLELES DANS UN ESPACE CONFINE. LA METHODE UTILISEE EST LA VISUALISATION PAR SUIVI DE TRAJECTOIRES PARTICULAIRES ET LE TRAITEMENT D'IMAGES. L'EXPLOITATION DES RESULTATS EXPERIMENTAUX EST COMPAREE A DES CALCULS NUMERIQUES EN SIMULATION DIRECTE AVEC UNE METHODE PAR SUIVI D'INTERFACE.
Author: Julien Morthomas
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Languages : fr
Pages : 0
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Appliquer un champ électrique ou un gradient de température à une solution colloïdale implique la migration des particules (soluté) en suspension. Ce déplacement n'est pas la conséquence de forces de volume comme dans le cas de la sédimentation mais de forces interfaciales agissant sur la double couche électrique présente à la surface des particules colloïdales chargées. Ces forces induisent un écoulement de surface qui à son tour engendre un champ de vitesse du fluide en 1/r3 autour des particules dans la direction opposée à leurs déplacements, où r distance au centre des particules. Dans ce travail on considère une situation différente où la suspension est confinée dans un demi-espace infini limité par une paroi rigide. Un colloïde, sous l'action d'un champ extérieur, se dépose le long de la surface rigide. Bien qu'immobile le colloïde continue de pomper le fluide environnant. Il apparaît alors un écoulement latéral le long du mur et en direction du colloïde. D'autres colloïdes insérés dans un tel écoulement subissent une force hydrodynamique de trainée à l'origine de la formation d'agrégats. De tels agrégats ont été observés aussi bien lors de déposition électrophorétique que plus récemment lors de déposition thermophorétique pour des particules micrométriques en solution aqueuse. Le champ de vitesse confiné prend une forme plus complexe que dans le cas infini : il doit satisfaire à la fois la condition limite fixée à la surface de la particule et sur le mur. Deux méthodes perturbatives, la méthode des réflexions et la méthode d'Oseen, sont utilisées pour résoudre l'équation de Stokes et trouver une solution exacte pour l'écoulement autour du colloïde confiné en puissance de e = a/h rapport du rayon de la particule sur sa distance au mur. La solution usuelle à l'ordre zéro en e donne de pauvres résultats alors que les corrections suivantes donnent de meilleurs conclusions en accord avec les récentes mesures expérimentales de potentiel hydrodynamique de paire entre colloïdes sous champ confinés le long d'un mur.
Author: Antoine Despeyroux
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Languages : fr
Pages : 23
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Ce mémoire est consacré à l'étude des effets des interactions hydrodynamiques sur le mouvement et le transport des particules sphériques et cylindriques dans les fluides non newtoniens. Des résultats importants ont été obtenus pour expliquer la physique des suspensions en fluide non newtonien. Le modèle non newtonien choisi est celui d'Ostwald car il décrit bien les effets de rhéofluidification et de rhéoépaississement qui caractérisent la plupart des fluides non newtoniens. Le premier résultat a été de montrer comment l'indice de fluidité affecte le comportement des suspensions par le biais de la longueur d'écran hydrodynamique autour de chaque particule. Ceci nous a permis de donner les bonnes valeurs de la traînée subie par chaque particule en milieu infini, et de montrer l'apparition du paradoxe de Whitehead dans le cas de la sphère à partir de n=2 et de Stokes dans le cas du cylindre à partir de n=1. Lorsque n est voisin de ces valeurs critiques, la détermination des forces hydrodynamiques devient très sensible à l'inertie. Le deuxième résultat important pour l'industrie de l'injection des matériaux composites, a été de montrer par une méthode inverse que les interactions hydrodynamiques pouvaient induire un retard plus ou moins important par rapport au cas newtonien dans le transport de particules. Le troisième résultat important pour l'analyse des processus d'agrégation de particules sphériques ou cylindriques a été obtenu dans le cas d'une particule sphérique ou cylindrique en sédimentation vers un plan fixe. Un calcul asymptotique dans le cas non newtonien en régime de lubrification, comparé avec succès à celui obtenu numériquement par la méthode de maillage dynamique, nous a permis d'obtenir les lois d'évolution de la force subie par ces particules entrant en contact avec un plan. Ces derniers résultats trouvent une application dans l'utilisation des machines dynamiques à force de surface dans le cadre de la nanorhéologie.
