ON RAPPELLE LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE LA REGION D'ENTREE D'UN FILM LIQUIDE LAMINAIRE LISSE RUISSELANT SUR UN PLAN INCLINE ET PROLONGEANT UN ECOULEMENT ETABLI ENTRE DEUX DEMI-PLANS PARALLELES. ON PROPOSE UN MODELE ANALYTIQUE POUR LE CHAMP DE VITESSE DANS LA COUCHE LIMITE HYDRODYNAMIQUE A TRES FAIBLE DISTANCE DE LA PAROI. LE MODELE EST ENSUITE UTILISE POUR ETUDIER LE TRANSFERT DE MASSE D'UN SOLUTE SUR LE PLAN DE RUISSELLEMENT TOUT ENTIER AINSI QUE SUR DES SURFACES ACTIVES DE FORME RECTANGULAIRE OU DISCOIDALE IMPLANTEES EN PAROI INERTE. ON EXAMINE EN PARTICULIER LE CAS DE MICROSURFACES DE TRANSFERT DE DIMENSIONS TRES PETITES VIS-A-VIS DE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE DE L'ECOULEMENT. LES RESULTATS THEORIQUES SONT CONFRONTES A DES MESURES DE FLUX DE DIFFUSION PARIETAUX ET D'EPAISSEURS DE FILM OBTENUES RESPECTIVEMENT PAR LA TECHNIQUE DES SONDES ELECTROCHIMIQUES ET L'UTILISATION D'UN CAPTEUR DE DEPLACEMENT CAPACITIF

DANS UNE PREMIERE PARTIE, ON S'ATTACHE A ETABLIR UN SYSTEME D'EQUATIONS REGISSANT LES DIFFERENTS TRANSPORTS DANS UN AEROSOL. UN AEROSOL EST UNE DISPERSION DANS LAQUELLE LA PHASE CONTINUE EST UN GAZ, LA PHASE DISPERSEE PEUT ETRE CONSTITUEE DE FINES PARTICULES SOLIDES OU DE TRES PETITES GOUTTELETTES LIQUIDES. ON S'INTERESSE AU CAS OU NOUS AVONS DE FINES PARTICULES SOLIDES, CHARGEES ELECTRIQUEMENT, EN SUSPENSION DANS UN GAZ. ON APPLIQUE LA THEORIE DE LA MECANIQUE STATISTIQUE AUX PARTICULES SOLIDES ET ON CONSIDERE UNE METHODE DE MOYENNE SPATIO-TEMPORELLE DEFINIE PAR DREW POUR LA PHASE GAZEUSE. ON OBTIENT AINSI POUR LES DEUX PHASES DES SYSTEMES D'EQUATIONS FAISANT APPARAITRE LES GRANDEURS PHYSIQUES MOYENNES TRANSPORTEES. DANS UNE SECONDE PARTIE, ON PROPOSE DES SOLUTIONS DE CES EQUATIONS DE TRANSFERT. POUR CELA, ON ETUDIE LE TRANSFERT DE PARTICULES CHARGEES DANS UNE CONDUITE CYLINDRIQUE VERTICALE DE FAIBLE DIAMETRE POUR UN ECOULEMENT LAMINAIRE DE LA PHASE GAZEUSE. ON SUPPOSE LE NOMBRE DE REYNOLDS GRAND DEVANT L'UNITE ET LES PARTICULES EN FAIBLE CONCENTRATION. EN UTILISANT LA METHODE DES DEVELOPPEMENTS ASYMPTOTIQUES RACCORDES DE M. D. VAN DYKE ET UNE METHODE AUX DIFFERENCES FINIES, ON OBTIENT DES SOLUTIONS A L'ENTREE DU TUBE OU L'ECOULEMENT N'EST PAS ENCORE ETABLI

Ce travail porte sur l'etude de transfert couple de chaleur et de masse, lors de l'evaporation d'un film d'eau le long d'un tube vertical, en presence d'un ecoulement gazeux turbulent. La modelisation des ecoulements turbulents se base sur deux modeles differents. Un modele de viscosite turbulente dans le film liquide et un modele k-epsilon a bas Reynolds dans la phase gazeuse. La resolution du systeme non lineaire des equations aux derivees partielles regissant le probleme est faite par une methode aux differences finies en choisissant un maillage non uniforme, serre dans les zones a fort gradient et a l'interface gaz-liquide. L'etude du refroidissement d'un film d'eau par un ecoulement d'air le long d'un tube vertical a paroi adiabatique se fait de maniere efficace dans les cas suivants: faible debit du liquide, forte vitesse de l'air et a temperature du film elevee a l'entree. Le refroidissement d'une paroi chaude par un film d'eau presente deux modes de transferts thermiques nettement differents: le mode d'evaporation et le mode de refroidissement par convection. Le premier intervient a temperature elevee du film alors que le second devient preponderant a basse temperatu

ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE L'ECOULEMENT D'UN FILM LIQUIDE MINCE SUR UNE PAROI SOLIDE, PLANE, LISSE, FAIBLEMENT INCLINEE PAR RAPPORT A L'HORIZONTALE. ON ETABLIT LES EQUATIONS GENERALES DE CONSERVATION DANS LA PHASE LIQUIDE ET DANS LA PHASE GAZEUSE. ON OBSERVE DIFFERENTS REGIMES D'ECOULEMENT : LAMINAIRE LISSE, LAMINAIRE ONDULE ET TURBULENT AVEC OU SANS INTERMITTENCE

UNE ETUDE NUMERIQUE DE LA TRANSITION ENTRE LES REGIMES LAMINAIRE ET TURBULENT LORS DE L'EVAPORATION,EN CONVECTION FORCEE D'UN FILM D'EAU, RUISSELANT AUTOUR DE LA PAROI EXTERNE D'UNE ELLIPSE HORIZONTALE EST PRESENTEE. CETTE TRANSITION EST ANALYSEE A L'AIDE D'UN MODELE DE TURBULENCE METTANT EN JEU LES DIFFERENTS GRADIENTS DE PRESSION. LE FILM LIQUIDE S'ECOULE SOUS L'EFFET DE LA GRAVITE, DES GRADIENTS DES PRESSION DUS A L'ECOULEMENT POTENTIEL, A LA COURBURE ET/ OU A LA TENSION SUPERFICIELLE ET DES FORCES DE FROTTEMENT VISQUEUX. CE TRAVAIL EST BASE SUR LES APPROXIMATION DE LA COUCHE LIMITE, LES FLUIDES SONT CONSIDERES INCOMPRESSIBLES, LES TERMES D'INERTIE ET DE CONVECTION D'ENTHALPIE SONT RETENUS, ET LA CONTRAINTE DE CISAILLEMENT A L'INTERFACE LIQUIDE-VAPEUR EST SUPPOSEE NEGLIGEABLE. LES EQUATIONS DE TRANSFERT DANS LA PHASE LIQUIDE SONT DISCRETISEES A L'AIDE DU SCHEMA IMPLICITE AUX DIFFERENCES FINIES DEVELOPPE PAR KELLER. LES RESULTATS PRESENTES MONTRE EN PARTICULIER L'EXISTENCE DES TRANSITIONS LONGITUDINALE ET TRANSVERSALE, ENTRE LES REGIMES LAMINAIRE ET TURBULENT. L'INFLUENCE DES DIFFERENTS MODELES DE TURBULENCE AINSI QUE LES PRINCIPAUX PARAMETRES TELS QUE: LE DEBIT MASSIQUE PAR UNITE DE LONGUEUR, LE NOMBRE DE FROUDE,..., EST ILLUSTREE. UN NOMBRE DE REYNOLDS CRITIQUE EST DEFINI POUR CARACTERISTIQUE CETTE TRANSITION.

L'ETUDE A POUR OBJET DE MODELISER L'ECOULEMENT A SURFACE LIBRE D'UN FLUIDE VISQUEUX SUR UN PLAN HORIZONTAL AU DEBOUCHE D'UNE FENTE PARIETALE D'INJECTION A BORDS ARRONDIS. ON CONSIDERE LE CAS D'UNE GEOMETRIE BIDIMENSIONNELLE ET LE REGIME D'ECOULEMENT EST SUPPOSE LAMINAIRE. LES EQUATIONS DE CONSERVATION ET LES CONDITIONS AUX LIMITES SONT ECRITES DANS UN SYSTEME DE COORDONNEES CURVILIGNES LIE AUX LIGNES DE COURANT. UNE PREMIERE APPROCHE THEORIQUE EST D'ABORD EFFECTUEE DANS LE CAS IDEAL D'UN FLUIDE PARFAIT EN ECOULEMENT IRROTATIONNEL. LA METHODE DE RESOLUTION FAIT APPEL A DES TECHNIQUES DE TRANSFORMATIONS CONFORMES DANS LE PLAN COMPLEXE. CETTE SOLUTION EST ENSUITE UTILISEE POUR OBTENIR LE CHAMP DE VITESSE DANS LA COUCHE LIMITE QUI SE DEVELOPPE SUR LA PAROI A PARTIR DU BORD D'ATTAQUE DE LA FENTE. LES EQUATIONS DE PRANDTL SONT RESOLUES PAR LES METHODES NUMERIQUES D'INTEGRATION DE RUNGE-KUTTA ET DE CEBECI-KELLER. ON ETUDIE EGALEMENT, LA PERTURBATION APPORTEE PAR L'INTERACTION DE LA COUCHE LIMITE AVEC L'ECOULEMENT D'EULER, NOTAMMENT SUR LE PROFIL DE LA SURFACE LIBRE EN UTILISANT LA METHODE DES DEVELOPPEMENTS ASYMPTOTIQUES RACCORDES. DES SOLUTIONS SONT PROPOSEES POUR LES CHAMPS DE VITESSE ET DE PRESSION AINSI QUE POUR L'EQUATION DES LIGNES DE COURANTS, AU MOYEN DE DEVELOPPEMENTS COMPOSITES DONNANT DES APPROXIMATIONS UNIFORMES DANS TOUT LE DOMAINE D'ECOULEMENT

Ce sujet de thèse s'inscrit dans un domaine en plein développement depuis quelques décennies. Il comporte deux parties:La première partie fait suite à une série de travaux théoriques et numériques en écoulement vertical, effectués par Boudlal et Liapidevskii (Boudlal, LML). On considère un film liquide mince non-Newtonien dévalant une paroi plane inclinée. On cherche à construire des solutions d'ondes périodiques avec discontinuités (ODP) d'amplitude finie, et on met en évidence les conditions nécessaires d'existence de ces ODP. On fait une étude à la fois analytique et numérique de la stabilité non linéaire de ce type d'ondes. Les équations modulées pour un trains d'ondes quasi-périodiques avec discontinuités permettent d'aboutir à un critère de stabilité dépendant de deux paramètres (expression intégro-différentielle), difficile à mettre en œuvre pour le tracé des diagrammes de stabilité des ODP, à cause de la présence des singularités aux frontières d'hyperbolicité (amplitudes faibles et maximales). Pour lever ces singularités des formules asymptotiques sont établies. Pour illustrer ces résultats un calcul numérique permet, à l'aide des formules asymptotiques au voisinage des singularités, de présenter des diagrammes de stabilité pour quelques valeurs des paramètres de l'écoulement.La seconde partie de ce travail est dédiée à la simulation numérique de l'écoulement diphasique (gaz/liquide) stratifiés entre deux plans parallèles et inclinés par rapport à l'horizontale. Le comportement de l'interface entre les deux phases fluides est à l'heure actuelle l'un des sous-domaines les plus actifs de la mécanique des fluides numérique. Dans ce contexte, nous avons choisi d'utiliser un code de calcul permettant de résoudre à la fois les équations de Navier-Stokes et les équations constitutives d'un fluide viscoélastique par volumes finis (Gilflow) correspondant à un écoulement monophasique du liquide viscoélastique confiné entre deux parois planes horizontales. J'ai implémenté, avec succès, le modèle diphasique mettant en œuvre la méthode "Volume Of Fluid"(VOF). Le transport de l'interface est résolu à l'aide l'équation de transport de la fonction VOF. Les deux méthodes : Hirt-VOF et PLIC-VOF sont testées pour un écoulement diphasique en régime stratifié instationnaire (gaz/ liquide). Pour illustrer les résultats de la simulation numérique, la configuration (gaz/ liquide) stratifiés est présentée.