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Blaineau, Baptiste. Electro-hydro-dynamique pour les systèmes diphasiques capillaires : étude des interactions entre un champ électrique et un fluide diélectrique pouvant être sous forme liquide ou liquide-vapeur

Blaineau, Baptiste (2018). Electro-hydro-dynamique pour les systèmes diphasiques capillaires : étude des interactions entre un champ électrique et un fluide diélectrique pouvant être sous forme liquide ou liquide-vapeur.

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Résumé en francais

Les systèmes diphasiques à pompage capillaire sont couramment utilisés pour contrôler la température de l'électronique embarquée. Ces systèmes sont fiables et performants, mais ils présentent certaines limites associées essentiellement à la vaporisation dans le milieu poreux (limite capillaire, limite d'ébullition). Une façon d'étendre leurs performances en termes de longueur de transport de la chaleur et d'intensification des transferts serait de les coupler avec un système mécaniquement actif. Un des moyens pour réaliser cela est d'utiliser les forces électro-hydro-dynamiques (EHD) se développant dans le fluide lorsqu'on applique un champ électrique. Les travaux proposés sont une contribution à la compréhension de l'interaction entre une interface liquide-vapeur et un champ électrique afin de déterminer quels sont les mécanismes qui dans ces conditions contrôlent le pompage et le transfert de chaleur. La première partie se focalise sur l'étude expérimentale d'une interface liquide-vapeur sous un champ électrique avec ou sans flux de chaleur dans une configuration très académique (deux électrodes planes et verticales) tout en étant proche de ce qui se passe dans une cannelure de caloducs par exemple. L'objectif est d'observer, de quantifier et d'analyser les effets (forces, structures, instabilités) se développant sur l'interface. Une analyse a ensuite été menée à partir de modèles 1D et 2D. Nous avons ainsi pu vérifier que parmi l'ensemble des forces s'exerçant sur l'interface, la force diélectrophorétique est celle qui contrôle sa position et sa forme avec ou sans vaporisation. On a montré cependant qu'il existait des effets de couplage avec la conduction électrique dans le liquide pouvant sensiblement agir sur la courbure de l'interface. Enfin, les résultats en vaporisation ont confirmé que le champ électrique, en donnant des moyens de contrôle de la position et de la structure de l'interface de vaporisation, peut être effectivement mis à profit pour une intensification des transferts de chaleur proches d'une paroi chauffée. Dans un dernier volet, les travaux se sont concentrés sur la mise en mouvement d'un liquide diélectrique en mettant à profit le régime de conduction. Une étude expérimentale permettant d'étudier l'influence des différents paramètres (géométrie des électrodes, distance inter électrodes, nombre de modules) a été réalisée dans les fluides HFE-7000 et HFE-7100. Les résultats ont montré une faible reproductibilité des performances de la pompe pour ces fluides suggérant une forte sensibilité des phénomènes à l'état de surface des électrodes et aux régimes parasites d'injection de charge.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Miscevic, Marc
Bertin, Yves
Dutour, Sébastien
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :EHD - Système diphasique capillaire - Interface liquide-vapeur - Electrostatique - Intensification des transferts
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :25 Sep 2018 10:43