Electromagnetic levitation
terrestrial experiences and numerical simulations
LEVITATION ELECTROMAGNETIQUE
Expériences terrestres et simulations numériques
Résumé
The thesis carried out is at the same time an experimental and numerical work.
An electromagnetic experiment of levitation was implemented. A specific image processing
was developed. Thus videos obtained were used as a basis to have geometrical
and electric data in order to confront the results of various programs with controlled
experiments and in order to highlight the effect of the helicity of the inductor on
the form of the free surface of the drop and to control the behaviour of a drop under
modulated magnetic field, in particular for frequencies of modulations close to the
frequency of natural resonance of the load. Numerical work leads to the validation of
axisymmetrical programs for the description of electromagnetism, the average form
of the free surface, the movements of surface and inside the drop. A criterion of destabilization
based on the initial deformation and the viscosity of the drop was proposed.
This criterion takes into account internal electromagnetic stirring.
An electromagnetic experiment of levitation was implemented. A specific image processing
was developed. Thus videos obtained were used as a basis to have geometrical
and electric data in order to confront the results of various programs with controlled
experiments and in order to highlight the effect of the helicity of the inductor on
the form of the free surface of the drop and to control the behaviour of a drop under
modulated magnetic field, in particular for frequencies of modulations close to the
frequency of natural resonance of the load. Numerical work leads to the validation of
axisymmetrical programs for the description of electromagnetism, the average form
of the free surface, the movements of surface and inside the drop. A criterion of destabilization
based on the initial deformation and the viscosity of the drop was proposed.
This criterion takes into account internal electromagnetic stirring.
La thèse réalisée est à la fois expérimentale et numérique. Une expérience de lévitation
électromagnétique a été mise en oeuvre avec un traitement d'images. Les vidéos
obtenues ont servi de base pour avoir des données géométriques et électriques afin de
confronter les résultats de divers codes de calcul à des expériences maîtrisées et afin de
mettre en évidence l'effet de l'hélicité de l'inducteur sur la forme de la surface libre ;
ainsi que pour comprendre et maîtriser le comportement d'une goutte sous champ
magnétique modulé pour des fréquences de modulation proches de la fréquence de résonnance
naturelle de la charge. Le travail numérique a permis de valider des codes de
simulation axisymétrique pour la description de l'électromagnétisme, pour la forme
moyenne de la surface libre et pour les mouvements de la surface et à l'intérieur de la
goutte. Un critère de déstabilisation basé sur la déformation initiale de la goutte tenant
compte du brassage électromagnétique a été mis en avant.
électromagnétique a été mise en oeuvre avec un traitement d'images. Les vidéos
obtenues ont servi de base pour avoir des données géométriques et électriques afin de
confronter les résultats de divers codes de calcul à des expériences maîtrisées et afin de
mettre en évidence l'effet de l'hélicité de l'inducteur sur la forme de la surface libre ;
ainsi que pour comprendre et maîtriser le comportement d'une goutte sous champ
magnétique modulé pour des fréquences de modulation proches de la fréquence de résonnance
naturelle de la charge. Le travail numérique a permis de valider des codes de
simulation axisymétrique pour la description de l'électromagnétisme, pour la forme
moyenne de la surface libre et pour les mouvements de la surface et à l'intérieur de la
goutte. Un critère de déstabilisation basé sur la déformation initiale de la goutte tenant
compte du brassage électromagnétique a été mis en avant.