Etude expérimentale et théorique de l'apparition des instabilités hydrodynamique dans un système de Taylor-Couette combinés

Abstract

Dans ce but, on à pu faire une étude qui repose sur une triple approche qui se décline sur l'étude expérimentale et une simulation numérique pour bien mettre en évidence l'effet de conicité du cylindre intérieur sur le système d'écoulement de Taylor-Couette, nos recherches ont été faites d'une manière à ce que l'écoulement entre deux cylindre coaxiaux est pris comme l'écoulement de référence afin de pouvoir comparer entre les deux systèmes. Dans un premier temps, notre étude expérimentale s'est focalisée d'abord sur la mise en place du dispositif d'essais et des conditions de travail. Ainsi, la mise en oeuvre du fluide utilisé pour la visualisation. En mettant le dispositif en marche, celui-ci à contribué à l'analyse des structures d'instabilités hydrodynamique qui apparaissent pour le cas d'un écoulement sans effet et celui avec l'effet de l'angle de conicité, ainsi la détermination de la valeur critique Tc1 de l'apparition de la première instabilité de Taylor-Couette. Ces observations ont permis de mettre en évidence la grande variété phénoménologique suivante : Dans le cas d'écoulement de référence (entre deux cylindres coaxiaux), on a observé une naissance de deux tourbillons d'Eckman aux extrémités à Ta?34, au-delà de cette valeur,

formation des tourbillons progressent vers un empilement de ces derniers le long de l'espace annulaire en formant 20 tourbillons correspondant à 10 ondes axiales qui décrivent l'atteinte de la première instabilité à une valeur critique Ta=Tc1=43. Ensuite, dans le cas d'un écoulement entre un cylindre et un cône coaxiaux on a observé des phénomènes d'instabilités différents au cas de référence. Cette fois-ci, la naissance des tourbillons dépend de l'angle de conicité qui s'impose comme un facteur influant sur la structure de l'écoulement qu'est traduit par la formation des ondes axiales qui varient d'un angle a un autre. En augmentant à chaque fois, on a observé une diminution du nombre de cellules formées, ainsi que, une évolution sur leurs formes et tailles. D'autre part, l'étude de la problématique posée à été faite à l'aide d'une simulation numérique qui vise a retrouver les résultats expérimentaux permettant de faciliter grandement l'interprétation et l'explication des mécanismes d'apparition.