Patterns of convection in rotating spherical shells

Patterns of convection in internally heated, self-gravitating rotating spherical fluid shells are investigated through numerical simulations. While turbulent states are of primary interest in planetary and stellar applications the present paper emphasizes more regular dynamical features at Rayleigh numbers not far above threshold which are similar to those which might be observed in laboratory or space experiments. Amplitude vacillations and spatial modulations of convection columns are common features at moderate and large Prandtl numbers. In the low Prandtl number regime equatorially attached convection evolves differently with increasing Rayleigh number and exhibits an early transition into a chaotic state. Relationships of the dynamical features to coherent structures in fully turbulent convection states are emphasized

Experimental evidence of the effect of evaporation-condensation on thermal Marangoni flows in aqueous fatty alcohol solutions

info:eu-repo/semantics/publishe

Thermal aspects of particle engulfment by a solidifying front

The solidification front under pushing conditions as well as the changes in shape that take place during the engulfment process are investigated for polyamide and steel spheres in an ice-water system. The examination of all subsequent stages of trapping make evident that thermal effects are of prime importance in the interface shape, when large spheres (size of the order of some millimeters) are considered.info:eu-repo/semantics/publishe

Effet d'un gradient de concentration sur un écoulement thermocapillaire dans une solution aqueuse d'alcool gras

Le modèle présenté rend compte du sens inattendu de l'écoulement observé à la surface libre de solutions aqueuses d'alcools gras en présence d'un gradient horizontal de température. L'inversion du sens de l'écoulement que l'on détecte dans les expériences est attribuée au gradient de concentration, induit par évaporation-condensation de l'alcool

Mesure par interférométrie laser du mouvement d'une particule proche d'une paroi

An experimental technique based on laser interferometry is used to obtain the displacement of a sphere towards a plane wall in a viscous fluid : it consists in inserting the sphere in an interferometric system, in such a way that the displacement of the sphere changes the state of interference. An important feature of the setup is that the shape, the roughness, and the positioning of the sphere in the optical path are relatively uncritical. The spheres used in the experiment are bearing balls, 4 and $5 \times 10^{-3}$ m in diameter. The accuracy on the sphere displacement is of the order of $2 \times 10^{-8}$ m. The interference signal is digitalized and stored in a microcomputer. The data are then processed to yield the friction coefficient $f^{\rm T}_{\rm zz}$ of the sphere in its motion very close to the wall. The variation of $f^{\rm T}_{\rm zz}$ with the non-dimensional gap $\varepsilon$ (ratio of the gap to the sphere radius) show three regions: (i) One in which a is small but at least 10 times larger than the non-dimensional rugosity (ratio of the scale of rugosity to the sphere radius) ; there is then a very good agreement with the result valid for a smooth sphere $f^{\rm T}_{\rm zz} = 1/\varepsilon$ from lubrication theory. (ii) When $\varepsilon$ decreases to the order of the non-dimensional rugosity, the friction coefficient is then smaller than $1/\varepsilon$. The technique thus opens a way to study the effects of rugosity in hydrodynamics. (iii) The technique allows to measure gaps of the order of 10$^{-8}$ m and could thus be used in future studies of short ranges forces.On utilise une technique expérimentale basée sur l'interférométrie laser pour déterminer le déplacement d'une sphère s'approchant d'une paroi plane dans un fluide visqueux: la technique consiste à insérer la sphère dans un système interférométrique, de façon que son déplacement change l'état d'interférence détecté. Une particularité importante du montage utilisé est que la forme, l'état de surface, le positionnement, et l'alignement de la sphère dans le montage optique sont relativement peu critiques. Les sphères utilisées sont des billes de roulements à billes, de 4 et $5 \times 10^{-3}$ m de diamètre. La précision sur le déplacement de la sphère est de l'ordre de $2 \times 10^{-8}$ m. Le signal d'interférence est digitalisé et stocké dans un micro-ordinateur. Le traitement des données permet alors d'obtenir le coefficient de frottement $f^{\rm T}_{\rm zz}$ de la sphère en mouvement tout près de la paroi. La variation de $f^{\rm T}_{\rm zz}$ avec l'intervalle sans dimension $\varepsilon$ (rapport de l'intervalle entre la sphère et la paroi au rayon de la sphère) permet de distinguer trois régions: (i) Une région où $\varepsilon$ est petit mais au moins 10 fois plus grand que la rugosité non dimensionnelle (rapport de l'échelle de la rugosité au rayon de la sphère) ; le résultat expérimental est alors en très bon accord avec la formule $f^{\rm T}_{\rm zz} = 1/\varepsilon$ démontrée en théorie de la lubrification, formule valable pour une sphère lisse. (ii) Lorsque $\varepsilon$ décroît pour devenir de l'ordre de grandeur de la rugosité non dimensionnelle, le coefficient de frottement est alors inférieur à Il E. La technique ouvre ainsi une nouvelle voie à l'étude des effets de rugosité en hydrodynamique. (iii) La technique permet de mesurer des intervalles de l'ordre de 10$^{-8}$ m et pourrait ainsi être utilisée dans l'étude des forces à courte portée

Wetting effects on nylon spheres engulfment in ice

Rapport nr ESA-SP 333info:eu-repo/semantics/publishe

Evaporating droplets

International audienceThe evaporation of droplets on a substrate that is wetting to the liquid is studied. The radius $R(t)$ of the droplet is followed in time until it reaches zero. If the evaporation is purely diffusive, $R \propto \sqrt{t_0\,{-}\,t}$ is expected, where $t_0$ is the time at which the droplet vanishes; this is found for organic liquids, but water has a different exponent. We show here that the difference is likely to be due to the fact that water vapour is lighter than air, and the vapour of other liquids more dense. If we carefully confine the water so that a diffusive boundary layer may develop, we retrieve $R(t) \propto \sqrt{t_0\,{-}\,t}$. On the other hand, if we force convection for an organic liquid, we retrieve the anomalous exponent for water