Séminaire de Mécanique d'Orsay
Jeudi 6 Janvier à 14h au LIMSI
Instabilités thermo-hydrodynamiques dans le système de Couette-Taylor
Arnaud Prigent
Laboratoire Ondes et Milieux Complexes,
FRE 3102, CNRS-Université Le Havre
 

Nous présenterons une étude expérimentale de l'écoulement lié au couplage de la force centrifuge et des effets thermiques dans un système de Couette-Taylor soumis à un gradient radial de température. Ce système est depuis longtemps considéré comme un système modèle pour l'étude des effets centrifuges et de la transition vers la turbulence dans les écoulements fermés [G.I. Taylor (1923), R. Tagg (1994)]. Sa compréhension est également importante pour un grand nombre d'applications pour lesquelles il est nécessaire de tenir compte des effets thermiques. Le système de Couette-Taylor soumis à un gradient radial de température est gouverné par deux paramètres de contrôle : le nombre de Grashof Gr relié au gradient radial de température et le nombre de Taylor Ta, relié à la vitesse de rotation du cylindre intérieur. Nous avons développé une méthode non intrusive de mesure de la température et de la vitesse basée sur l'utilisation de cristaux liquides thermochromiques qui nous permet de caractériser l'écoulement produit. Les résultats que nous présenterons ont été obtenus en imposant différentes valeurs du nombre de Grashof et en augmentant progressivement le nombre de Taylor pour chacune d'elles. Pour les faibles valeurs du nombre de Taylor, l'écoulement de base est composé de l'écoulement de Couette circulaire et d'un écoulement vertical correspondant à une grande cellule convective induite par le gradient radial de température. Au-dessus d'une valeur critique du nombre de Taylor, cet écoulement de base devient instable et est remplacé par un écoulement dont la forme dépend du nombre de Grashof. Quand le nombre de Taylor est encore augmenté un régime de couches limites thermiques apparaît quelque soit la valeur du nombre de Grashof.