Doctorat 2013-2016 (Clément Gouriou)

Actionneurs EHD pour manipulation de fluide en phase liquide

Le travail réalisé porte sur le comportement d’un actionneur à barrière diélectrique. Ce type d’actionneur est étudié par l’axe EFD depuis plusieurs années et son comportement est relativement bien connu : l’utilisation d’une source de tension alternative permet de produire une force EHD qui met le liquide en mouvement. La direction de la force ne dépendant pas de la polarité du signal, le liquide propulsée le long de la surface. Quel que soit le signe de la haute tension appliquée le liquide est invariablement repoussé par l’électrode et créé un jet de paroi. L’une des applications possible de ces travaux est l’accroissement des performances des systèmes de refroidissement (action 5.3). L’étude présentée ici porte sur une famille de liquide particulièrement intéressante pour ce type d’applications : les huiles de silicone. Nous avons pu montrer que ces huiles ont un comportement totalement original. Contrairement à ce qui avait été observé jusqu’alors sur les autres liquides, le sens de l’écoulement induit par l’actionneur EHD dépend de la polarité du signal haute tension appliqué (voir figure 1). En effet, une polarité positive génère un écoulement qui s’écoule, de façon tout à fait classique, de l’électrode haute tension en contact avec le liquide vers l’électrode de masse noyée dans le diélectrique (écoulement vers le bas sur la champ de vitesse PIV, Figure 1a) alors qu’une polarité négative produit un flux dirigé vers le haut (Figure 1b). Ce changement de direction provoqué par l’inversion du sens de la force électrique est probablement lié à la présence d’une double couche à la surface du diélectrique. Une étude plus approfondie de l’interface permettra de confirmer ou non cette hypothèse. Ces résultats encourageants permettent déjà d’envisager le développement d’actionneurs réversibles.

PIV b PIV a

(a)

(b)

Figure 1. champ de vitesse produit par la force EHD dans de l’huile de silicone, et obtenu par PIV, lorsque la tension appliquée est négative (a) et positive (b).

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