Abstract FR:

L'objet de cette thèse est de mettre au point un code de simulation qui permet d'étudier des écoulements de gaz raréfiés en régime de raréfaction dit de "transition", intermédiaire entre le régime continu (relevant de la mécanique des milieux continus) et le régime moléculaire libre (relevant d’une approche mathématique relativement simple). La méthode de simulation numérique utilisée est la méthode directe de Monte Carlo. Elle consiste à suivre par le calcul des milliers de "molécules simulées " ; chacune d'elles étant représentative d'un nombre beaucoup plus grand de "molécules réelles". Le gaz simulé peut être: un mélange de différents types de molécules (monoatomiques, diatomiques ou polyatomiques) en différentes proportions. La modélisation du processus de collisions intermoléculaires représente le "noyau" de la simulation : elle est basée sur les trois points essentiels suivants : - le respect de la fréquence de collision se faisant par l'utilisation de la méthode du compteur de temps de collision. - le traitement des collision avec l'hypothèse des "molécules-sphères rigides" de section fixe ou bien variable avec la vitesse relative des molécules collisionnelles. - le modèle des échanges entre énergie de translation et énergie interne des paires collisionnelles de molécules. Le bon fonctionnement et l'efficacité de l'outil numérique ainsi obtenu sont illustrés par l'étude de l'écoulement de Couette plan. En effet, les résultats des simulations ont été comparés d'une manière satisfaisante aux résultats théoriques aussi bien dans le cas d'un gaz pur que dans le cas d'un mélange. En s'éloignant progressivement du régime continu vers le régime moléculaire libre, le comportement du coefficient de viscosité a été étudié pour un gaz unique et pour un mélange. Enfin pour un mélange binaire proche du régime continu, la variation du coefficient de viscosité en fonction de la concentration relative des gaz est étudiée.