No description available.

No description available.

No description available.

Nous avons étudié à l'aide d'un modèle quasi-géostrophique la convection dans une sphère en rotation rapide en chauffage interne uniforme. Nous avons montré que dans la limite des petits nombres d'Ekman, l'action du vent zonal est de rendre l'énergie cinétique des solutions dépendante du temps dès le seuil convectif franchi (oscillations de relaxation). Nous avons aussi identifié le rôle du pompage d'Ekman pour la formation de structures en bandes dans le profil radial du vent zonal dès le seuil. La taille de ces bandes résulte d'un équilibre entre la dissipation de volume et le pompage d'Ekman.<br />Nous avons ensuite étudié le voisinage du seuil de la bifurcation dynamo. Nous avons déterminé que pour un nombre d'Ekman (respectivement Roberts) fixé, il est possible de passer d'une bifurcation super-critique à une bifurcation sous-critique puis à un îlot en décroissant (augmentant) le nombre de Roberts (Ekman). Nous avons également mis en évidence que pour certains régimes de paramètres il peut exister des dynamos métastables. Nous avons constaté que pour un même régime de paramètres, il peut aussi exister des solutions hydrodynamiques multiples dont certaines sont dynamo et d'autres non.

L'atomisation d'un liquide par l'intermédiaire d'une nappe est un phénomène fréquemment rencontré dans la nature ainsi que dans un contexte industriel tel que la formation de sprays de combustibles dans les moteurs. Cette étude expérimentale vise à rendre compte des mécanismes de brisure des lames liquides. Deux régimes de nappes sont ici considérés.<br /><br />Le premier correspond à un état stable pour lequel la nappe reste plane. Cet état est étudié à l'aide d'un dispositif formant des nappes par collision de jets cylindriques. Un couplage entre des modulations d'épaisseur de la nappe et la déstabilisation capillaire du bord libre conduisant à la formation des gouttes est mis en évidence. Ces modulations d'épaisseur sont dues aux conditions d'injection et pilotent la fragmentation de la nappe. <br /><br />Lorsque la vitesse d'écoulement dans la nappe est augmentée, une instabilité de cisaillement avec l'air se développe et la nappe se met à battre tel un drapeau. Ce second régime est étudié à partir d'une nappe formée par la collision normale d'un jet rond sur un cylindre solide pouvant osciller verticalement. Les caractéristiques des ondes générées par l'oscillation du point d'impact (vitesse, amplitude,...) sont correctement prédites par une analyse linéaire. Les ondulations de la surface imposent une accélération transitoire au liquide. Cette situation est instable au sens de Rayleigh-Taylor et conduit à des modulations d'épaisseur transverses à l'écoulement. La modification du champ d'épaisseur conditionne la morphologie du bord libre qui est constitué d'indentations à l'extrémité desquelles des ligaments sont formés et se brisent en gouttes. Un modèle incluant le développement des deux instabilités permet de rendre compte de la caractérisation de la fragmentation de la nappe (lieu de brisure, vitesse et taille des gouttes). Enfin, d'autres situations expérimentales mettant en jeu des accélérations et des modulations d'épaisseur sur des nappes liquides sont également envisagées.

Ce travail de thèse porte sur le développement d'un modèle pour la turbulence anisotrope et inhomogène au moyen d'une approche statistique spectrale. La variable de base de ce nouveau modèle est le spectre du tenseur de Reynolds, quantité qui dépend des variables d'espace et du temps, mais aussi du module du vecteur d'onde. Ce travail s'appuie sur les fondements théoriques posés par A. Laporta (1995) pour le développement autour de l'homogénéité des<br />équations des corrélations en deux points et sur les travaux de S. Parpais (1996) pour la modélisation des termes les plus complexes mis à jour dans ce type de démarche.<br />Dans cette thèse, un modèle exploitable numériquement dans des géométries complexes a été proposé. Il faut noter que ce modèle repose sur des hypothèses quasi-normales amorties pour représenter les flux d'énergie vers les petites échelles et ne nécessite donc pas, comme les modèles de turbulence usuels, l'utilisation d'une équation de transport pour la dissipation de l'énergie cinétique turbulente. Les informations spectrales fournies par le modèle ont été utilisées pour analyser finement la turbulence. Nous avons ainsi pu caractériser dans des écoulements tels que celui autour d'un profil d'aile en incidence certaines situations de déséquilibre de la turbulence. Ce déséquilibre s'exprime en particulier au niveau des spectres de l'énergie cinétique turbulente par un écart à la théorie de Kolmogorov (1941) et à une distribution d'énergie selon les nombres d'onde k proportionnelle à k^?5/3 (dans la zone inertielle). L'analyse spectrale permet aussi de proposer des quantités en un point pertinentes pour mettre en évidence ces états de déséquilibre, ouvrant ainsi de nouvelles voies de modélisation.

Deux problèmes concernant les milieux diphasiques du type liquide à bulles sont résolus. Premièrement, la stabilité linéaire de l'écoulement de Couette est établie dans l'approximation des ondes longues. Pour cela, le milieu est décrit par le modèle de Iordanski, Kogarko et Van Wijngaarden. Les spectres discret et continu sont déterminées. Le problème aux valeurs initiales est résolu. La deuxième est partie est consacrée aux interactions hydrodynamiques entre N bulles dans un liquide parfait. A l'aide des méthodes de la physique statistique, une fonction de partition est construite dans l'ensemble canonique: les bulles sont considérées comme un gaz de particules. Les potentiels effectifs d'interactions sont déterminés et exprimés analytiquement dans deux cas limites : la limite des sphères rigides et la limite des sphères immobiles oscillantes.

L'interaction entre des lignes de contact et un ecoulement hydrodynamique intervient dans de nombreuses situations industrielles ou fondamentales. Nous etudions la dynamique de gouttes ruisselantes, tout d'abord le long de leur axe de sym etrie (Partie I) puis a trois dimensions (Partie II) en mesurant la distribution d'angle de contact autour de cette goutte par r efraction d'une nappe laser et le champ de vitesse a la surface. Nous montrons que la situation est localement a deux dimensions, dans la direction perpendiculaire a la ligne de contact. L'angle de contact ne d epend que de la vitesse de la ligne de contact mesur ee perpendiculairement a elle-m^eme, vitesse qui co ncide avec la vitesse locale du liquide, dont la composante tangentielle s'annule a la ligne de contact. Dans le cas de lignes singuli eres (en coin), ou deux normales coexistent en un point, nous montrons que le champ de vitesse est autosimilaire a l'approche de ce point, Nous abordons egalement (Partie III) la question des lignes de contact statiques dans un ecoulement a travers l' etude de la stabilit e et de la forme de zones s eches dans un lm liquide en ecoulement. Nous montrons en particulier l'in uence du mouillage sur ces objets et nous mesurons l'angle de contact tout autour de ces zones s eches. Nous montrons que la distribution d'angle de contact est, suivant l'histoire de la zone s eche, uniforme et bloqu ee a l'angle d'avanc ee (ce qui permet de construire des mod eles simples) ou au contraire relativement d esordonn ee, En n nous mettons en evidence un ph enom ene encore non reconnu de stick-slip de la ligne de contact lorsqu'une goutte de suspension collo dale en cours de s echage avance (interaction entre d ep^ot et hydrodynamique).

No description available.

Une mousse liquide est constituée de bulles de gaz piégées dans une matrice liquide. Cette structure «molle » confère aux mousses des propriétés hydrodynamiques complexes qui se manifestent d'une part par un couplage entre élasticité et plasticité et d'autre part par un écoulement de liquide à l'intérieur même de leur structure (drainage). La première partie de ce manuscrit porte sur le comportement élastique des mousses. Grâce à l'utilisation d'une nouvelle définition statistique du tenseur de déformation, nous avons pu ré-analyser une expérience de cisaillement d'une mousse de savon quasi bidimensionnelle dans une cellule de Couette par G. Debrégeas et montré qu'il était possible de caractériser l'état de déformation élastique d'une mousse même dans le régime plastique. Nous avons aussi étudié la réponse élastique d'un bord de Plateau unique issue de la jonction de trois films de savon s'appuyant sur un cadre rigide Dans la seconde partie de ce manuscrit, nous nous intéressons au drainage d'une mousse de ferrofluide. En dopant la phase liquide de la mousse en nanoparticules magnétiques, il est possible d'ajouter aux forces capillaires et gravitationnelles, des forces magnétiques contrôlables depuis l'extérieur via le champ magnétique. Nous avons pu montrer qu'un champ magnétique homogène modifiait la structure de la mousse en introduisant une anisotropie dans la section des bords de Plateau. Cet effet permet d'expliquer le ralentissement ou l'accélération du drainage magnétique sous l'effet d'un champ magnétique constant. Enfin, nous étudions les effets de gradients de champ magnétique sur la structure de mousses de ferrofluide confiné.