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L'intérêt de "l'outil microgravité" pour la mécanique des fluides et ses applications

Published online by Cambridge University Press:  07 June 2004

Roger Prud'homme*
Affiliation:
Laboratoire de Modélisation en Mécanique, Université Pierre et Marie Curie/CNRS, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
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Abstract

L'expérimentation en microgravité (tours de chute libre, vols paraboliques, fusées sondes et stations orbitales) est intéressante pour certains problèmes de mécanique des fluides où les gradients de densité sont importants sans que la convection forcée ne soit trop grande. On peut y éclaircir certaines situations rendues trop complexes par la présence des forces d'Archimède, reproduire des conditions idéales correspondant à des problèmes types bien connus. En France, le CNES et le CNRS soutiennent ces études au travers de groupements de recherche depuis 1992. L'intérêt de l'expérimentation en micropesanteur et du soutien théorique et numérique associés est mis en évidence dans cet article, tant pour la recherche fondamentale que pour les applications. Les moyens de compenser la gravité terrestre sont présentés. Les considérations de base portent sur la convection naturelle, les effets d'interface, l'évaporation d'une goutte de fluide pur dans un mélange gazeux, la combustion d'une plaque. Les effets de la gravité résiduelle sont abordés à propos de la combustion de gouttes sous haute pression. Les résultats et les perspectives portent sur les points suivants : convection, solidification et croissance cristalline, combustion et phénomènes réactifs, interfaces fluides, milieux granulaires et polyphasiques, fluides critiques.

Type
Research Article
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2004

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References

Groupe de travail : Sciences Physiques en Microgravité, Séminaire de prospective : Évolutions à moyen et long terme des programmes scientifiques spatiaux, Deauville, 28–31 octobre, Ed. CNES, 1985, pp. 91–99
D. Beysens, R. Blanc, B. Zappoli, Physique des fluides et des milieux aléatoires. Rapport du Séminaire de prospective microgravité "Sciences physiques et Sciences de la vie", Aix-en-Provence, 3–5 avril 1991, Ed. CNES
D. Beysens, B. Zappoli, Sciences de la matière en micropesanteur : la combustion. Séminaire de prospective en Sciences Spatiales, Arcachon, 9–12 mars 1998, Ed. CNES, 1999, pp. 223–225
R. Prud'homme, D. Langevin, G. Faivre, (Eds.) Sciences de la Matière et Microgravité, Colloque 86, J. Phys. France IV 11 (2001) pr6
S. Chandrasekhar, Hydrodynamic and hydro-magnetic stability, Clarendon Press, Oxford, 1961
F.B. Carleton, F.J. Weinberg, Electric field-induced flame convection in the absence of gravity, in Combustion experiments during KC-135 parabolic flights, ESA SP-1113, ISBN 92-9092-008-4, 1989
Monnereau, C., Vignes-Adler, M., Kronberg, B., Influence of gravity on foams, J. Chim. Phys. 96 (1999) 958967 CrossRef
D. Benielli, M. El Ganaoui, E. Semma, N. Bergeon, H. Jamgotchian, P. Voge, B. Billia, P. Bontoux, Effect of the thermal convection on directional solidification of succinonitrile–acetone alloy: Comparison between experimental and numerical studies, J. Phys. France IV 11 (2001) pr6-135–142
D. Beysens, Near-critical fluids under microgravity : highlights and perspectives for Europe, J. Phys. France IV 11 (2001) Pr6-7-22
Merte, Jr.H., Clark, J.A., Boiling heat transfer with cryogenic fluids at standard, fractionnal, and near-zero gravity, J. Heat Transfer 86 (1964) 351 CrossRef
Lehmann, P., Alboussière, T., Moreau, R., Uspenski, V., MHD convection control applied to chemical diffusivities measurements, J. Chim. Phys. 96 (1999) 11051110 CrossRef
Touhiri, R., Benhadid, H., Henry, D., Stabilisation par champ magnétique de la convection en cavité cylindrique chauffée par le bas, J. Chim. Phys. 96 (1999) 10981104 CrossRef
L. Landau, E. Lifschitz, Mécanique des fluides, Éditions MIR 1971
Scriven, L.E., Sternling, C.V., On cellular convection driven by surface-tension gradients: effects of mean surface tension and surface viscosity, Chem. Engng. Mech. 19 (1964) 321340
Nield, D.A., Surface tension and buoyancy effects in cellular convection, J. Fluid Mech. 19 (1964) 341352 CrossRef
Bergeon, A., Henry, D., Benhadid, H., Marangoni-Bénard instability in microgravity conditions with Soret effect, International J. Heat and Mass Transfer 37 (1994) 1545 CrossRef
R. Gatignol, R. Prud'homme, Mechanical and thermodynamical modeling of fluid interfaces, Series of Advances in Mathematics for Applied Sciences, vol. 58, World Scientific, Singapore, 2001
G.A.E. Godsave, Studies of the combustion of drops in a fuel spray: the burning of single drops of fuel, 4th Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute, 1953, pp. 818–830
D.B. Spalding, The combustion of liquid fuels, 4th Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute, 1953, pp. 847–864
I. Gökalp, C. Chauveau, X. Chesneau, Droplet combustion in microgravity, in Hydromechanics and Heat and Mass Transfer in Microgravity, H.U. Walter (ed.), Gordon & Breach, 1992
Abramzon, B., Sirignano, W. A., Droplet vaporization model for spray combustion calculations, Int. J. Heat Mass Transfer, 32(9) (1989) 16051618 CrossRef
F.A. Williams, Combustion Theory, The Benjamin Cumming Pub. Cy., Inc., 2d Ed., 1985
J. Torero, T. Vietoris, G. Legros, P. Joulain, Évaluation du nombre de transfert de masse réel d'une flamme ascendante, J. Phys. France IV 11 (2001) pr6-291–300
C. Chauveau, I. Gökalp, D. Segawa, T. Kadota, H. Enomoto, Effects of reduced gravity on methanol droplet combustion at high pressures, The Twenty-Eight International Symposium on Combustion, 2000
B. Vieille, C. Chauveau, X. Chesneau, A. Odeïde, I. Gökalp, Proc. Combust. Inst. 26, 1996, pp. 1259–1265
S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, G. Faivre, La dynamique de solidification des eutectiques lamellaires : des échantillons minces aux systèmes massifs, J. Phys. France IV 11 (2001) pr6-127–134
D.L. Dietrich, P.M. Struk, K. Kitano, M. Ikegami “Combustion of interacting droplet arrays in a micro-gravity environment”, Fifth International Micro-gravity Combustion Workshop, Proceedings, NASA Glenn Research Center and NCMR, Cleveland, OH, May 18–20 1999, 281–284
S. Suard, C. Nicoli, P. Haldenwang, Vaporisation controlled regime of flames propagating in fuel-lean spray, J. Phys. France IV 11 (2001) pr6-301–310.
Garrabos, Y., Chabot, C., Wunenburger, R., Delville, J.-P., Beysens Critical, D. boiling phenomena observed in microgravity, J Chim. Phys. 96 (1999) 10661073 CrossRef