Ecoulements liquides en microtubes et ébullition convective en minicanaux (études expérimentale et modélisation)

L'étude ici développée traite de deux aspects de la microfluidique : l'hydrodynamique d'écoulements liquides en microtubes et l'ébullition convective en minicanaux. Le dispositif et la méthode de traitement développés dans la première partie du mémoire permettent d'obtenir le nombre de Poiseuille d'écoulements laminaires liquides avec une précision inférieure à 4%. L'étude met en évidence une croissance du nombre de Poiseuille pour les écoulements d'eau distillée, d'eau de ville et des solutions de KCl au sein de microtubes en silice de diamètres allant de 540 à 52 æm. L'origine des écarts à la théorie classique en macroconduites a été recherchée. Une des hypothèses vraisemblable est l'effet de la Double Couche Electrique due aux ions contenus dans le fluide et à la surface interne du microtube chargée électrostatiquement. Dans la seconde partie du manuscrit, nous mettons en évidence l'influence du confinement pariétal sur un écoulement avec changement de phase liquide-vapeur au sein d'un minicanal vertical. Deux régimes d'ébullition sont observés : stationnaire avec des structures d'écoulements classiques et instationnaires dues à une production importante de vapeur. Dans ce dernier cas, nous distinguons les fluctuations de couplage et les fluctuations intrinsèques à l'écoulement confiné. Un critère de déclenchement des instationarités permet d'accéder à une grandeur adimensionnelle. Une loi d'échelle est alors proposée pour les écoulements diphasiques dans les minicanaux. Il en est de même pour les transferts thermiques.The present study deals with two apsects of microfluidics: liquid flows in microtubes and flow boiling in minichannels. By means of the experimental set-up and the data processing method developed in the first part of the mauscript the Poiseuille number of a laminar liquid flow can be obtained with a low uncertainty mostly below 4%. The study evidences an increase in the Poiseuille number for tap water, distilled water and KCl solution flows in fused silica microtube diameters ranging from 540 to 52 æm. We propose an explantion for the observed gap originating in the electrostatic coupling between the fluid which contains ions and the solid microtube surface which is charged (Electrical Double Layer theory). In the second part of the manuscript, we evidence the influence of confinement on flow boiling in an upward minichannel. Two types of flows are observed : steady ones characterized by classical flow patterns and unsteady ones due to a high vapor generation rate. We distinghes the coupling fluctuations from the confinement ones. One criterion allow us to propose a non-dimensionned parameter. Scaling laws for the two-phase flow and heat transfer are proposed.AIX-MARSEILLE1-Inst.Médit.tech (130552107) / SudocSudocFranceF