The superplastic behaviour of a titanium alloy base Ti-6Al-4V during biaxial test was investigated. A numerical model using a finite element method is proposed to examine the superplastic deformation behaviour of an appropriate axisymmetric shaped part. An experimental procedure based on the measurement of the pressure applied and the height of the dome apex of the formed part, is used to identify the rheological parameters of the material behaviour law. This identification was carried out by comparisons between the results of simulation and experimentation relating to thickness, equivalent strain and stress. Three inflation tests were carried out at different equivalent strain rates (4×10-4, 6×10-4 and 8×10-4 s-1). This procedure is applied successfully to the forming of an industrial part. Indeed, this study henceforth allows one to predict thickness evolution in any point of an industrial part for an optimization of its uniformity.

La technique d'évaporation présentée dans ce travail consiste à faire ruisseler un liquide à évaporer à la surface d'ailettes enroulées en spirale autour d'un tube vertical, chauffé intérieurement par un fluide caloporteur. Le tube et les ailettes sont usinés dans un monobloc massif en graphite imprégné. Compte tenu de la grande complexité de la géométrie de cet échangeur et de l'écoulement sur ses ailettes, la détermination du coefficient de transfert thermique par convection externe est difficile à obtenir par un calcul direct. Il est déterminé ici par voie indirecte en suivant la méthode de Wilson basée sur deux étapes : une expérimentale et l'autre théorique. On détermine dans cet article la quantité de chaleur échangée et la conductance globale au transfert thermique de cet échangeur/évaporateur lors de l'échauffement. On détermine également les différentes résistances partielles ainsi que le coefficient de convection entre la paroi externe de l'ailette et le film de la solution à chauffer. La démarche proposée dans cet article a permis de valider la méthode indirecte.

Née avec les premiers vols habités, la recherche dans le domaine des sciences de la matière en micropesanteur est pratiquée aujourd'hui par une communauté nationale et internationale qui a appris à utiliser avec pertinence un outil qu'elle n'avait pas demandé et pour la mise en place duquel elle avait peu été consultée. L'étude à des fins scientifiques ou technologiques des phénomènes physiques en micropesanteur est devenue un élément de la recherche spatiale. Après avoir rappelé comment se manifeste l'ambiance de micropesanteur, nous montrons comment au cours des dernières années et pour se limiter à la communauté scientifique française, celle-ci a obtenu des résultats remarqués qu'il aurait été impossible d'obtenir au sol notamment dans le domaine de la solidification d'alliages métalliques et de la physique des fluides au voisinage du point critique. Nous présentons le bilan et les perspectives dans les cinq domaines principaux dans lesquels ont été classés les actions de recherche en micropesanteur pour lesquels nous présentons les éléments les plus significatifs: la solidification et la croissance cristalline, la combustion, les interfaces fluides, les objets lévités et les fluides critiques et supercritiques. Nous rappelons les liens importants qui existent entre ces travaux et la gestion des fluides en orbite. Nous présentons enfin un projet d'expérimentation dans la Station Spatiale Internationale qui est le plus représentatif de ceux qui sont à la fois pertinents et porteurs de résultats de premier plan, la formation des structures lors de la croissance d'alliages eutectiques modèles transparents.

Les propriétés des fluides supercritiques sont à mi-chemin entre celles des gaz et celles des liquides ; ces propriétés peuvent en outre être considérablement modifiées par simple variation de la pression et/ou de la température. Cette spécificité est à l'origine de nombreuses applications dans lesquelles les fluides supercritiques se présentent comme des substituts de choix aux solvants organiques traditionnels. L'extraction et la purification sont les premières applications à avoir été développées ; la facilité de séparation du solvant et des solutés extraits par simple dépressurisation constitue l'atout majeur de cette méthode. Plus récemment d'autres applications très prometteuses ont émergé. Elles concernent les domaines de la réaction chimique, de la chromatographie et du traitement du solide. Initialement freinées dans leur développement par des coûts d'investissement supérieurs à ceux des procédés traditionnels, ces techniques supercritiques connaissent depuis peu un net regain d'intérêt, lié entre autres aux contraintes environnementales de plus en plus fortes pesant sur l'utilisation des solvants traditionnels.

La crise d'ébullition est une transition entre deux régimes d'ébullition : ébullition nucléée (la bulle se forme sur la surface chauffante) et ébullition en film (la surface chauffante est couverte par un film continu de vapeur séparant la surface chauffante du liquide). Dans cette communication, nous présentons un modèle physique de la crise d'ébullition basé sur le concept de recul de vapeur. Nos simulations numériques de croissance thermiquement contrôlée montrent comment une bulle attachée à la surface chauffante commence soudainement à s'y étaler, formant le germe d'un film de vapeur. La force de recul de vapeur ne provoque pas seulement l'étalement de la bulle, elle crée également une force additionnelle d'adhérence qui empêche le départ de la bulle de la surface chauffante lors de sa croissance. Près du point critique liquide-vapeur, la croissance de la bulle est très lente. Si, de plus, des conditions de microgravité sont remplies, la bulle garde la forme convexe et il est possible d'observer expérimentalement une augmentation de l'angle apparent de contact ainsi que la croissance de la tache sèche. Ces observations confirment l'explication proposée.

Afin de contrôler la température des ergols cryogéniques dans les réservoirs des lanceurs spatiaux, il est nécessaire de maîtriser des phénomènes thermodynamiques complexes. Pour les lanceurs du futur, l'apparition de phases à microgravité augmente cette complexité et exige des approches numériques plus complètes. Une phase caractéristique qui interviendra en microgravité dans les futurs lanceurs spatiaux est analysée ici : la dépressurisation des réservoirs cryogéniques. De par les difficultés pour réaliser des essais à grande échelle incluant une phase de microgravité avec un liquide cryogénique, on valide nos méthodes numériques par des essais au sol. Ces essais ont été réalisés sur le site de la Division des Techniques Avancées d'Air Liquide dans le cadre du programme franco-allemand COMPERE.

Dans le cadre d'une expérience sur la migration de bulles dans un écoulement de Couette cylindrique, un bilan dynamique sur ces bulles a été formulé. Deux cas ont été traités. Le premier pour des écoulements en condition de gravité terrestre, à nombre de Reynolds de bulle important. Le second dans des conditions de microgravité avec des nombres de Reynolds de bulle inférieurs à l'unité. Le premier régime est fortement inertiel et permet la détermination des coefficients de portance et de traînée s'appliquant dans le bilan dynamique. Le second régime est essentiellement visqueux. Utilisant les développements récents établis dans ce domaine, le bilan de forces prend en compte les effets de paroi et de courbure qui peuvent intervenir. En effet, outre la correction de Fàxen, les effets inertiels et de déformation, de même ordre, sont conjointement pris en compte dans la migration des inclusions. Les particules se trouvant dans ce cas dans une zone intermédiaire entre la très proche paroi et l'écoulement sans frontière, les coefficients des forces inertielles de migration ont été approchés à partir des résultats existants pour des sphères solides.

With the increasing demand for improved electronics cooling, thermal management and cooling techniques have evolved in design and efficiency over the last three decades. The paper focuses on heat pipes as practical as possible inexpensive alternatives to cool electronic components. An analysis of the necessary conditions allowing the appearance of convective motion and its interaction with energy exchange at the liquid/vapour interface is performed. The numerical simulation allows the access to the evaporation profile and its dependence with the operating conditions. The role of the inversion of the thermal distribution on the development and the orientation of the Marangoni cells and the local convection near the contact line is presented.

Des particules soumises à un champ de force peuvent entraîner d'autres particules non soumises à ce champ par interactions hydrodynamiques. On étudie un processus continu dans lequel les deux types de particules sont transportées par un écoulement de cisaillement perpendiculaire au champ de force. Cet entraînement est modélisé par une étude statistique de la suspension en écoulement de Stokes. Le champ de forces et l'écoulement modifient la probabilité de paire de particules de types différents. On montre que si le cisaillement est trop important, il apparaît des doublets permanents, ce qui augmente l'entraînement. Sinon, cette probabilité est anisotrope, mais est cependant proche de celle calculée pour un champ de force seul, probabilité qui est isotrope. On présente alors un modèle d'entraînement basé sur les vitesses moyennes des deux espèces de particules. Ce problème s'applique en particulier à la technique de séparation dite par cellule SPLITT en chimie analytique. Dans cette technique, des particules marquées soumises à un champ sont séparées mais entraînent les particules non marquées. Le modèle est appliqué à l'optimisation du dimensionnement de la cellule SPLITT.

La séparation de particules de taille micronique par la technique dite de SPLITT a mis en évidence des effets de migrations transverses non spécifiques, qui limitent l'efficacité de cette séparation dans le cas d'un mélange de plusieurs espèces. Des expériences en micropesanteur ont montré le rôle important joué par la diffusion hydrodynamique induite par cisaillement dans cette migration anormale. Une nouvelle cellule a donc été mise au point : les particules sont injectées au centre du canal dans l'épaisseur de la cellule et peuvent être focalisées dans n'importe quelle position dans l'épaisseur. La focalisation hydrodynamique ainsi contrôlée permet d'éloigner les particules des parois, où le cisaillement est maximal, afin de minimiser les effets des forces de portance et de diffusion. Les premiers tests de séparation binaire réalisés avec cette cellule de focalisation sont très encourageants puisqu'ils montrent une augmentation notable de l'efficacité, en termes de pureté des échantillons, comparée à celle obtenue avec la cellule de SPLITT.

Le besoin d'un critère d'inflammabilité des matériaux est avéré dès lors que la sécurité-incendie des engins spatiaux habités est envisagée. Différentes limites du nombre de transfert de masse apparaissent essentielles pour définir ce critère. Cependant, l'estimation de l'indice de confiance en ce critère requiert la connaissance de l'incertitude liée aux transferts radiatifs, encore mal connus en micropesanteur. Afin de découpler les phénomènes de pyrolyse et de dégagement de chaleur, une flamme non-prémélangée d'éthylène a été étudiée en micropesanteur. L'absorption radiative par la couche de suie formée représente la première étape de la caractérisation des phénomènes radiatifs. L'émission spontanée des radicaux CH* précise alors la zone de réaction tridimensionnelle. Une mesure par extinction laser permet d'y corréler le champ d'absorption des suies. L'évolution spectrale de l'épaisseur optique de la couche de suie est ainsi déduite.

Une étude numérique est effectuée sur des brûleurs poreux qui simulent la combustion d'un combustible solide ou liquide. L'air et un mélange contenant 30 % d'O2 et 70 % N2 sont utilisés comme oxydant à des vitesses d'injection de 2,7 à 4 cm.s-1 correspondant aux systèmes de conditionnement d'air des vaisseaux spatiaux. Le système des équations de Navier-Stokes et des équations de conservation des espèces est résolu par la simulation numérique directe. L'approche numérique est centrée sur l'influence du champ gravitationnel sur la géométrie de la flamme, les limites d'extinction et le transfert de chaleur de la flamme vers la surface du brûleur. Les résultats du modèle indiquent que l'état stationnaire en phase gazeuse soit atteint au bout de 2,5 s, correspondant à l'observation expérimentale.

Ce travail concerne l'étude des instabilités convectives et l'interaction solide/liquide pour une configuration de croissance dirigée horizontale d'un matériau à faible nombre de Prandtl (Pr=0,015). Les configurations de ce type ont fait l'objet de plusieurs études restreintes à la phase fluide. Il s'agit ici d'étudier les transitions au sein du bain fondu en présence de la convection thermocapillaire et l'interaction avec le front. L'interaction se focalisant dans cette étude sur les aspects convectifs sans prise en compte des effets de la chaleur latente. L'approche de résolution est basée sur la méthode de localisation du front couplée à une approximation de type volumes finis. La convection thermocapillaire agissant dans le même sens que la convection thermogravitationnelle amorti les oscillations introduites par la convection thermogravitationnelle. D'autre part, l'effet de la vitesse de translation de l'ampoule pour le contrôle du processus est également analysé.

Dans ce travail, nous étudions la stabilité linéaire d'une couche poreuse en rotation saturée par un ferrofluide. Le système est placé dans le champ de pesanteur et chauffé par le bas ou par le haut. L'effet de la rotation est limité à la force de Coriolis et le milieu poreux est décrit par le modèle de Brinkman. Le problème aux valeurs propres linéaire est résolu par une méthode de Galerkin modifiée. Le comportement de la différence de température critique est discuté en fonction des différents paramètres du système pour la convection oscillante et la convection stationnaire.

Il est admis qu'une bonne connaissance des propriétés thermophysiques d'alliages métalliques à l'état liquide est déterminante pour la maîtrise de leur élaboration. Ces propriétés peuvent être mesurées, entre autres, au moyen d'un dispositif de lévitation électromagnétique. Des expériences de ce type ont été menées à bien dans les années passées en micro pesanteur dans un projet ESA, intitulé TEMPUS-Containerless Processing in Space. Des résultats originaux ont été obtenus. Néanmoins, la présence de mouvements de brassage électromagnétique dans la goutte fondue engendre de nombreux problèmes d'instabilités et une précision dégradée des mesures réalisées. L'étude des mouvements fait l'objet d'un programme intitulé "MAGLEV" dont le volet français est soutenu par le CNES. La contribution de notre équipe présente deux volets. L'un concerne l'effet de la modulation des courants inducteurs sur les oscillations de la surface libre et les possibilités de contrôle qu'offre cette modulation. L'autre volet est centré sur l'électromagnétisme du système pour lequel des exemples de calculs sont présentés Nous présentons d'abord notre installation expérimentale et le dispositif original de diagnostic et de pilotage qui est mis en œuvre sur un modèle. Une simulation numérique de l'installation expérimentale suit. Les perspectives sont développées.