Vers la caractérisation des oscillations induites par changement de phase dans un tube capillaire

Un caloduc oscillant est un système diphasique passif de transport de la chaleur constitué d’un tube sinueux rempli d’un fluide qui fonctionne hors équilibre grâce à des mécanismes thermo-hydrauliques complexes. Le gradient de température qui lui est imposé conduit à la naissance de bulles de Taylor au sein du liquide. Leurs variations de volume et de pression permettent la mise en place d’un écoulement oscillant. Le nombre de paramètres intervenant dans le comportement dynamique et interfacial des différentes bulles est grand et il est difficile d'en isoler leurs effets. Une configuration simplifiée est donc étudiée. Il s'agit d'un tube capillaire vertical chauffé en partie supérieure et refroidi en partie inférieure et rempli d’un fluide à l’équilibre liquide-vapeur. Cette configuration permet l'oscillation auto-entretenue d’un ménisque à l'interface liquide vapeur entre les sources chaude et froide. Ce mouvement induit le dépôt par cisaillement d’un film liquide sur la paroi. Des travaux antérieurs ont présenté un modèle réduit décrivant l’écoulement et les transferts associés. Il a notamment été montré que l'évaporation du fluide au niveau de la ligne triple joue un rôle prédominant sur la dynamique du système. Dans ce travail, un nouveau modèle numérique réduit a été développé afin de résoudre l'équation dynamique de la chaleur à travers la paroi et le film dans les zones d’évaporation et de condensation du fluide tout en tenant compte de la variation de l'épaisseur du film. Les résultats de ce modèle ont permis de mettre en évidence l’influence de la nature du fluide, de la paroi ainsi que des paramètres géométriques sur le comportement dynamique du système. Par la suite, il est envisagé de développer des métrologies capables de mesurer la température et l'épaisseur du film de paroi lors du déplacement du ménisque. Ces résultats expérimentaux permettront de valider les résultats du modèle pour différents fluides et différents matériaux de paroi.

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