Le champ électrique couplé à un gradient de température sur un fluide diélectrique est un outil de génération de la convection thermique, en particulier dans des conditions de microgravité où la poussée d'Archimède devient négligeable [1]. On considère un fluide diélectrique incompressible dans un anneau cylindrique tournant autour de son axe en condition d'apesanteur. Les surfaces cylindriques sont des électrodes maintenues à des températures différentes et auxquelles est appliquée une tension électrique alternative de haute fréquence. Le champ électrique radial agit sur la stratification de permittivité électrique pour donner lieu à la force diélectrophorétique (DEP). Dans ce cas, deux poussées thermiques sont effectives : la poussée liée à l'action de l'accélération centrifuge sur la stratification de masse volumique, et la force DEP qui s'apparente à l'action d'une gravité centripète de nature électrique (gravité électrique) sur la stratification de masse volumique [2]. A l'aide de l'analyse de stabilité linéaire, l'instabilité pilotée par ces deux poussées thermiques protagonistes est caractérisée par le nombre de Rayleigh associé à chacune d'entre elles.

Les cellules de convections sont sous formes de vortex contrarotatifs hélicoïdaux pour les faibles taux de rotation, et prennent la forme de colonnes alignées à l'axe de l'anneau lorsque le taux de rotation est suffisamment important [3]. La gravité électrique et l'accélération centrifuge étant de directions opposées, le sens du gradient de température a un fort impact sur les mécanismes de l'instabilité. Une attention particulière est portée sur la nature instationnaire des modes critiques.

[1] B. Futterer, A. Krebs, A.C. Plesa, F. Zaussinger, R. Hollerbach, D. Breuer, C. Egbers, Sheet-like and plume-like thermal flow in a spherical convection experiment performed under microgravity, J. Fluid Mech. 735, 647 (2013).

[2] H.N. Yoshikawa, O. Crumeyrolle & I. Mutabazi, Dielectrophoretic force-driven thermal convection in annular geometry, Phys. Fluids 25, 024106 (2013).

[3] A. Meyer, M. Jongmans, M. Meier, C. Egbers & I. Mutabazi, Thermal convection in a cylindrical annulus under a combined effect of the radial and vertical gravity, C.R. Mecanique 2016 (http://dx.doi.org/10.1016/j.crme.2016.10.003).