Écoulement de gaz dans un long micro-canal, comparaison des modèles continu et cinétique

Les écoulements de fluides dans des conduites dont le diamètre hydraulique est petit devant la longueur entraînent des pertes de charges importantes. Une grande différence de pression doit alors être imposée pour mettre en mouvement le fluide. Lorsque le fluide en écoulement est un gaz dans des conditions normales, les effets de compressibilité et de raréfaction doivent être considérés dès lors que le diamètre de la conduite est inférieur au micromètre. En effet, dans ces conditions, le nombre de Knudsen, définit comme le rapport du libre parcours moyen des molécules (qui est inversement proportionnel à la densité locale) sur la longueur caractéristique de l'écoulement, est non nul et peut varier sensiblement le long de la conduite. Il est alors nécessaire d'utiliser une approche et des méthodes numériques adaptées aux écoulements compressibles, pour lesquels différents régimes (hydrodynamique, glissement, transitionnel) sont susceptibles de cohabiter. Dans ce travail, des solutions obtenues par une méthode de résolution de l’équation de Boltzmann-BGK sont comparées aux solutions des équations de Navier-Stokes compressibles avec conditions aux bords de glissement

Instabilités de Rayleigh-Bénard-Marangoni, induites par évaporation, en régime transitoire. Applicatons aux solutions polymères

This work aims to study numerically how instabilities are activated in the drying of solvent/polymer solution. Solvent evaporation induces both a cooling and a decrease in solvent concentration at the free surface. Consequently, density variations (buoyancy) and/or super ficial tension variations (Marangoni eff ect) can gene- rate convection into the bulk. Besides, since the temperature and concentration gradients but also the thickness of the solution evolve during the drying, we are dealing here with a full transient problem. For this purpose, two simpli ed models are established for thermal and solutal regimes respectively. This study mainly focuses on : the transient character of the problem, the role of each phenomenon (thermal/solutal), on one hand, and the impact of the evolution of the solvent mass fraction and by the way of the viscosity of the solution, on the other hand, on the instability thresholds and the flow structure.Dans ce travail nous étudions numériquement le déclenchement d'instabilités thermo-solutales dans le cas du séchage d'une solution polymère. L'évaporation du solvant entraine une baisse de la température et de la concentration du solvant en surface. Ceci peut générer des instabilités thermo-convectives et solutales, induites par les variations de la masse volumique (poussée d'Archimède) et/ou de la tension super ficielle (eff et Marangoni). L'épaisseur du milieu ainsi que les gradients de température et de concentration évoluent au cours du séchage et il s'agit donc d'un problème transitoire. Deux modèles simplifiés sont mis en place, tenant respectivement compte des e ffets thermique et solutal. L'étude porte principalement sur trois points : la détermination du rôle respectif de chaque phénomène, le caractère transitoire du problème, et enfi n l'influence de l'évolution de la viscosité de la solution avec la concentration au cours du séchage sur les seuils de transition entre les régimes conductif et convectif

Lattice Boltzmann simulations of a time-dependent natural convection problem

A two-dimensional double Multiple-Relaxation-Time thermal lattice Boltzmann method is used to simulate natural convection flows in differentially heated cavities. The buoyancy effects are considered under the Boussinesq assumption. Flow and temperature fields are respectively solved with nine and five discrete velocities models. Boundary conditions are implemented with the classical bounce-back or a “on-node ” approach. The latter uses popular Zou and He and Counter-Slip formulations. This paper evaluates the differences between the two implementations for steady and time-dependent flows as well as the space and time convergence orders

Validité du modèle de saut du flux de conduction à la paroi pour un écoulement de gaz dans une micro-conduite

International audienceIn micro-channel gas flows, velocity slip and temperature jump must be applied at the fluid/solid interface for accounting to the thermodynamic non-equilibrium in the vicinity of the wall. In this work, simulations at the molecular scale have been carried out and show a jump in the conductive heat flux, in agreement with Malsen's work [1].Dans les écoulements de gaz en micro-conduites, des conditions aux limites de glissement dynamique et de saut de température doivent être utilisées pour tenir compte du déséquilibre thermo-dynamique local rencontré au voisinage des interfaces fluide/solide. Dans ce travail, nous montrons par dynamique moléculaire qu'il existe également un saut dans le flux de chaleur de conduction, conformément aux travaux précurseurs de Maslen [1]

Validité du modèle de saut du flux de conduction à la paroi pour un écoulement de gaz dans une micro-conduite

International audienceIn micro-channel gas flows, velocity slip and temperature jump must be applied at the fluid/solid interface for accounting to the thermodynamic non-equilibrium in the vicinity of the wall. In this work, simulations at the molecular scale have been carried out and show a jump in the conductive heat flux, in agreement with Malsen's work [1].Dans les écoulements de gaz en micro-conduites, des conditions aux limites de glissement dynamique et de saut de température doivent être utilisées pour tenir compte du déséquilibre thermo-dynamique local rencontré au voisinage des interfaces fluide/solide. Dans ce travail, nous montrons par dynamique moléculaire qu'il existe également un saut dans le flux de chaleur de conduction, conformément aux travaux précurseurs de Maslen [1]

Sensibilité à la condition initiale de la convection naturelle de Bénard-Marangoni en régime transitoire

National audienc

Machine Learning for Multi-scale Simulations in Micro-Channels

International audienc

Jump in the conduction heat flux at the gas/solid interface in micro-channels

International audienceIn mi­cro-chan­nel gas flows, ve­loc­ity slip and tem­per­a­ture jump must be ap­plied at the fluid/​solid in­ter­face to take the ther­mo­dy­namic non-equi­lib­rium into ac­count in the vicin­ity of the wall. In this work, sim­u­la­tions at mol­e­c­u­lar scale have been car­ried out and shown a jump in the con­duc­tion heat flux, in agree­ment with the bound­ary con­di­tion pro­posed by Maslen (1958) in con­tin­uum me­chan­ics

Stratégie de couplage pour les simulations multi-échelles dans des micro-canaux

International audienceUne méthode hybride et multi-échelle, couplant à la fois les échelles moléculaire et macroscopique, est utilisée pour résoudre les écoulements glissants de gaz dans des microsystèmes. Cette contribution présente le principe de couplage des échelles à l'aide de méthodes d'apprentissage. Des applications à des écoulements isothermes de gaz dans des microcanaux sont ensuite données

Machine Learning for Multi-scale Simulations in Micro-Channels

International audienc