Instabilité thermoconvective de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants - Université de Lorraine Access content directly
Master Thesis Year : 2012

Rayleigh-Bénard thermoconvective instability for shearthinning fluids

Instabilité thermoconvective de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants


This study concerns the Rayleigh-Bénard thermoconvective instability for purely viscous shear-thinning fluids, i.e. fluids for which the viscosity decreases non linearly with increasing the shear rate. The aim is to examine the shear-thinning effects on : (i) the nature of the bifurcation, (ii) the intensity of convection and (iii) the viscosity field far from the onset. Two types of boundary conditions are considered at the wall-fluid interface : adhesion and slipping with or without friction. A weakly non linear approach is adopted. The rheological behaviour of the fluid is described by Carreau model. We show that : (i) slipping leads to lower critical Rayleigh numbers and larger convective structures ; (ii) shear-thinning favors a subcritical bifurcation ; (iii) the heat transfer coefficient increases with increasing shear-thinning effects.
L'étude présentée dans ce rapport porte sur l'instabilité thermo-convective de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants purement visqueux, i.e. des fluides dont la viscosité décroit non-linéairement lorsque le cisaillement augmente. L'objectif est d'examiner l'influence du caractère rhéofluidifiant sur : (i) la nature de la bifurcation ; (ii) l'intensité de convection et (iii) le champ de viscosité, loin des conditions critiques. Deux types de conditions aux limites à l'interface fluide/paroi sont considérés : adhérence et glissement avec ou sans frottement. Une approche faiblement non-linéaire a été adoptée. Le comportement rhéologique du fluide est décrit par le modèle de Carreau. Nous montrons que : (i) le glissement conduit à des nombres de Rayleigh critiques plus faibles et des structures convectives plus grandes ; (ii) la rhéofluidification favorise le développement d'une bifurcation sous critique ; (iii) le coefficient de transfert de chaleur augmente lorsque les effets rhéofluidifiants sont plus marqués.
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Aurélie Kalck. Instabilité thermoconvective de Rayleigh-Bénard pour des fluides rhéofluidifiants. Génie des procédés. 2012. ⟨hal-01869144⟩
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