Ph.D/Habilitation thesis


Ph.D 2008


Soutenue publiquement le vendredi 12 novembre 2008 dans l’amphithéatre A de l’ENSIC.

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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 à Diriger des Recherches – HDR 2018


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Titre : Etude de l’hydrodynamique et du transfert de matière aux interfaces gaz-liquide : Les outils de visualisation optiques au service de la modélisation en Génie des Procédés.

Soutenue publiquement le vendredi 06 avril 2018 dans l’amphithéâtre Fourier de l’INSA Toulouse.

Résumé : Mes activités de recherche ont trait à l’analyse globale et locale de l’hydrodynamique et du transfert de matière des contacteurs Polyphasiques Gaz/Liquide et Gaz/Liquide/Solide. L’objectif de mes recherches est de comprendre les phénomènes physiques et physico-chimiques régissant les écoulements ainsi que les phénomènes de transfert de masse. Pour cela des expériences originales sont développées à différentes échelles et des modèles sont proposés. Cette démarche générale de travail s’appuie sur l’étude de différentes phases dispersées (bulles, gouttes, particules), de phases continues liquides et gazeuses variées (phases aqueuses ou organiques, émulsions, mélange de gaz) mises en œuvre dans différents procédés (colonnes à bulles, écoulements entre deux plaques, écoulement micro et milli-structurés). Les connaissances fondamentales acquises sur les différents phénomènes physique et physico-chimique étudiés permettent de travailler sur un nombre varié d’applications.

Au cours de ces huit dernières années en tant qu’enseignant-chercheur, je me suis intéressé à diverses thématiques de recherche dont les domaines d’application concernaient le traitement des eaux, les bioprocédés ou le traitement de l’air. Leur dénominateur commun est la compréhension des phénomènes de l’hydrodynamique et du transfert et de leur couplage au sein des réacteurs. Ainsi, le projet de recherche que je présente ici vise essentiellement à renforcer ces activités de recherche selon trois axes :
• Etude des effets de la physicochimie de la phase liquide sur le transfert de matière.
• Etude de l’hydrodynamique et du transfert de matière en milieux confinés et inclinés.
• Transposition des approches locales vers les systèmes biologiques et les biotechnologies


Composition du jury de l’Habilitation :

Rapporteurs :
Caroline Gentric (Professeure à l’Université de Nantes)
Benoit Haut (Professeur à l’Université Libre de Bruxelles)
Christophe Vial (Professeur à Polytech Clermont-Ferrand)
Examinateurs :
Éric Olmos (Professeur à l’Université de Lorraine)
Anne-Marie Billet (Professeure à l’INP Toulouse)
Arnaud Cockx (Professeur à l’INSA Toulouse)
Gilles Hébrard (Professeur à l’INSA Toulouse)
Karine Loubière (Directrice de recherche au LGC-CNRS Toulouse/Référente HDR INPT)