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Instabilités Thermo-Convectives et Systèmes Dynamiques

Direction : Marc Medale

Problématique

Les activités de recherche conduites dans l'équipe Instabilités thermo-Convectives et Systèmes Dynamiques (ICSD) ont pour principal objectif de contribuer à une meilleure compréhension des écoulements complexes, et plus particulièrement ceux soumis à des effets thermiques et/ou en présence de particules. Les travaux s'articulent principalement autour de quatre opérations de recherche qui portent sur : (i) les instabilités thermo-convectives, (ii) les écoulements multi-phasiques à interfaces mobiles, (iii) les transferts et mélanges dans les suspensions de particules, (iiii) la dynamique de l'information dans les systèmes chaotiques..

Mixing in a sheared suspension at low Reynolds number

Visualisation des structures d’écoulement en convection mixte dans un canal horizontal chauffé par le bas (Re=50, Pr=7, Ra=105 Illlustration of the critical moment of divergence of trajectory histories of two initially superposed billiards


Vue de dessus d'une fine couche de liquide horizontale, contenue dans un récipient triangulaire, chauffée uniformément par sa base et refroidie par sa surface libre (convection de Rayleigh-Bénard-Marangoni).

 

  Thématiques de l'équipe ICSD

Instabilités thermo-convectives

Cette opération de recherche regroupe des activités expérimentales et numériques pour la compréhension des mécanismes d’instabilités en convection naturelle et mixte. Nous avons abordé des configurations de type convection naturelle de type Rayleigh-Bénard-Marangoni en situation confinéeces.

Par ailleurs nous avons également étudié des configurations de convection mixte en fluide newtonien (l’eau) dans un cylindre horizontal, chauffé pariétalement, et dans un canal horizontal de section rectangulaire chauffé soit par la paroi inférieure ou une paroi latérale.

Nous nous intéressons aussi au développement d’instabilités thermoconvectives en fluides non newtoniens (chargés de particules de taille nanométrique à millimétrique) dans des configurations de type Rayleigh-Bénard et lors de l’évaporation d’une goutte sessile.

Transferts et mélanges dans les suspensions de particules

L’idée est d'immerger des particules solides dans un fluide visqueux et d'étudier leur influence sur le transfert de masse/chaleur lorsque la suspension est soumise à un cisaillement. Dans un tel système, le mécanisme de diffusion induite par cisaillement, causé par les collisions successive entre particules, induit un mélange efficace et cela dans des conditions d’écoulement à bas nombre de Reynolds.  

Dynamique de l'information dans les systèmes Chaotiques

Nous développons ce thème selon deux approches (1) aval et (2) amont:
• Une recherche technologique où les systèmes d'information considérés sont des signaux ou séquences d'images, ayant conduit au développement d'algorithmes innovants de traitement du signal et de vision artificielle, notamment la dimension d'activation et le plongement fractal, brevetés par le CNRS et exploités dans les domaines industriel et médical.
• Une recherche fondamentale plus récente en physique de l'information, qui consiste à étudier l'évolution qualitative et quantitative de l'information dans des systèmes dynamiques, du plus simple - tel un billard - jusqu'au plus complexe, voire l'espace-temps lui-même

Ecoulements multi-phasiques à interfaces mobiles

 

Cylindrical film évaporation
Numerical simulation with phase change at a sharp interface : Temperature and velocity fields.



 



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