Modélisation et simulation numérique d'un mélange de gaz dans un micro-canal par la méthode de Monte Carlo

Abstract

Dans ce mémoire, nous réalisons une étude numérique d’un écoulement de mélange d’Azote (N2) et de monoxyde de carbone (CO) traversant un micro-canal de diamètre d=1µm. La modélisation des écoulements à des échelles trop petites nécessitent l’utilisation de méthodes différentes de celles basées sur le modèle de Navier-Stokes. Afin de surmonter cette difficulté, nous avons fait recours à la Simulation Directe par la méthode de Monte Carlo (DSMC). La configuration retenue pour les simulations numériques correspond au cas d’un écoulement de Haguen-Poiseuille. Les conditions aux limites de température et de différences de pression sont maintenues constantes. Afin de voir l’effet du coefficient d’accommodation sur l’écoulement du mélange, on a fait varier le σ de 0.25 à 1.00. Les résultats obtenus confirment la présence d’un glissement à la paroi traduit par des valeurs non nulles de la vitesse proches à la paroi. Les résultats numériques montrent aussi que la diminution du coefficient d’accommodation engendre une augmentation régulière de la vitesse. L’effet de cette diminution du coefficient sur le nombre de Mach et sur le libre parcours moyen des molécules est ainsi discuté dans ce mémoire.