Thèse soutenue

Etude et caractérisation de l'activité des champs de bulles générées par cavitation ultrasonore

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Auteur / Autrice : Isabelle Looten-Baquet
Direction : Jacques Frohly
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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La cavitation ultrasonore intervient dans un liquide lorsque les variations locales de pression, causées par la propagation d'une onde ultrasonore de forte puissance, sont suffisamment importantes pour qu'il y ait création de microbulles, ou pour que les microbulles préexistantes dans le liquide se déforment notablement. Le comportement oscillatoire de chaque bulle formée dépend alors de l'amplitude de l'onde ultrasonore et de la taille des bulles par rapport à la longueur d'onde ultrasonore. Les bulles peuvent présenter deux régimes d'oscillations radiales différents: elles peuvent soit osciller de façon durable dans le liquide, soit disparaitre par implosion après quelques cycles de l'onde acoustique. Nous proposons, dans ce travail, des techniques de caractérisation des champs de bulles générées par cavitation ultrasonore. Dans un premier temps, nous considérons le liquide en état de cavitation comme un milieu diphasique particulier. Nous montrons alors que la forte non linéarité de ce milieu, constitue une difficulté majeure qui restreint les possibilités d'utilisation des techniques classiques de comptage et d'estimation de la taille des bulles (optiques et acoustiques). Nous proposons alors une technique acoustique originale de caractérisation des champs de bulles de cavitation, dans laquelle les instants de production et d'étude de la cavitation se succèdent. Toutefois, nous montrons que la sensibilité de cette technique est rapidement limitée par la large dispersion en taille des bulles de cavitation. C’est pourquoi nous développons un outil de caractérisation de l'état de cavitation base sur l'analyse du signal acoustique émis par le champ de bulles. à l'aide d'un dispositif ultrasonore préalablement calibre, nous montrons qu'il est possible d'étalonner l'état de cavitation en mesurant la puissance du bruit de cavitation. Nous montrons ensuite qu'il est possible de corréler les déformations du spectre et les variations de la puissance du bruit de cavitation, à la réactivité sono chimique d'une réaction d'oxydation