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Mouvement et sillage de bulles isolées ou en interaction confinées entre deux plaques

5 janvier 2015

Mouvement et sillage de bulles isolées ou en interaction confinées entre deux plaques

Audrey Filella

Lundi 19 janvier à 10h30 - Amphithéâtre Nougaro

Sous réserve d’autorisation de soutenance par les rapporteurs

résumé :

Nous présentons une étude expérimentale sur la dynamique de bulles en
ascension à grand nombre de Reynolds dans un liquide fortement confiné
entre deux plaques (cellule de Hele-Shaw). Dans le régime étudié, les trajectoires des bulles et leurs déformations sont contenues dans le
plan de la cellule. La dynamique essentiellement bidimensionnelle
favorise en particulier l’observation d’interactions entre bulles. Cette
étude expérimentale comprend donc deux volets : l’analyse de la
dynamique d’une bulle isolée et de son sillage et celle des interactions
hydrodynamiques entre deux bulles.
La dynamique d’une bulle isolée et son couplage avec les instabilités de
son sillage ont été explorées sur une large gamme de tailles de bulles
dans deux configurations : en liquide au repos et dans un écoulement
uniforme descendant. La vitesse moyenne d’ascension des bulles peut être
obtenue à partir de son diamètre équivalent dans le plan et de la valeur
de l’entrefer et contrôle la forme moyenne de la bulle. Plusieurs lois
d’échelle ont été obtenues traduisant le couplage entre le rapport
d’aspect et les grandeurs du mouvement oscillatoire des bulles mais
aussi les caractéristiques initiales des tourbillons lâchés derrière la
bulle. L’analyse de l’évolution du sillage d’une bulle oscillante a
permis de mettre en évidence deux temps caractéristiques dans
l’évolution de l’allée de Von Karman. La caractérisation du mouvement
d’une bulle isolée en liquide au repos est nécessaire à l’étude des
interactions entre deux bulles. Différents comportements sur une large
gamme de tailles de bulles en interaction ont été décrits (attraction
horizontale, entrainement vertical, éjection du sillage …). Certains
mécanismes ont été étudiés plus en détail par des mesures PIV. La
modification du sillage d’une première bulle par le passage de la
deuxième a également été analysée dans le cas de deux bulles de tailles
équivalentes et dans deux configurations : alignées verticalement ou en
diagonale.

Composition du jury :

Marc RABAUD (rapporteur)

Benjamin DOLLET (rapporteur)

Ramiro GODOY-DIANA (membre du jury)

Huai-Zhi LI (membre du jury)

Jacques MAGNAUDET (membre du jury)

Patricia ERN (directrice de thèse)

Véronique ROIG (directrice de thèse)

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