Ph.D/Habilitation thesis


Ph.D 2008


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Résumé : Étude locale et expérimentale des Phénomènes interfaciaux

Ce travail est consacré à l’étude expérimentale des écoulements diphasiques et triphasiques d’inclusions (bulle, gouttes, sphères) en milieux tant newtoniens que non newtoniens à l’échelle microscopique et mésoscopique, en utilisant la visualisation par une caméra rapide, la vélocimétrie par images des particules (PIV) ainsi que la micro-vélocimétrie par images des particules.

Des bulles et des gouttes ont étés étudiés expérimentalement depuis leur formation, leur ascension, leur déformation jusqu’à leur coalescence. La formation de bulles dans des micro-mélangeurs a été étudié et caractérisée par l’obtention de champs de vitesses. Différent paramètres, tel que le cisaillement, la géométrie de la zone de formation, les débits ou encore les propriétés physiques ont été testés afin de développer des lois d’échelles.

La traversée d’une interface liquide-liquide par une inclusion a été abordée par des expériences originales, permettant de décrire la dynamique du phénomène et de définir ses nombres adimensionnels, et de mettre en évidence des instabilités interfaciales. L’effet Weissenberg a également été étudié aux différentes échelles afin de comprendre l’effet d’amplification.

Enfin, en milieu viscoélastique et rhéofluidifiant, nous avons caractérisé l’écoulement autour d’une inclusion isolée solide par l’obtention de champs de vitesses. Ces résultats ont permis de confirmer l’origine viscoélastique du sillage négatif et de prédire ses caractéristiques.

Abstract: Experimental study of interfacial phenomena

The present work was devoted to the experimental study of the multiphase flow around inclusions in both Newtonian and non-Newtonian media at respectively microscopic and mesoscopic scales, by means of the particle image velocimetry (PIV and µ-PIV) and fast camera visualization.

Bubbles and drops have been studied experimentally since the formation, rising, coalescence and fragmentation. Bubbles in micro-mixers has been studied and characterized by measuring the velocity fields. Different parameters, such as the shear stress, the geometry of the micro-mixer, the flow rates or the physical properties were tested to develop power law correlation.

The deformation of a liquid-liquid interface due to the passage of an inclusion was investigated by original experiments to describe the dynamics of the phenomenon, to define its dimensionless numbers, and highlight the interfacial instability. The Weissenberg effect was also studied at different scales in order to understand the effect of amplification.

Finally, in viscoelastic and shear-thinning fluids, we characterized the flow around an isolated solid inclusion by performing the measurements of velocity fields. These results were used to confirm the viscoelastic origin of the negative wake and to describe its characteristics.

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Habilitation 2018


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