Etude experimentale de la dynamique d'une bulle de vapeur initiee par laser impulsionnel a proximite d'une paroi

Experimental study of the dynamic of a vapor bubble induced by pulsed laser near a wall

• Auteur / Autrice : JEAN-CHRISTOPHE ISSELIN
• Direction : Daniel Dufresne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cavitation

Ondes de choc

Bulles

Résumé

La focalisation d'un faisceau laser impulsionnel dans un liquide peu absorbant conduit, au-dela d'un certain seuil, au claquage dielectrique du milieu. Ce claquage optique, est caracterise par l'emission d'une onde de choc et par la generation d'une bulle de vapeur. L'etude de la dynamique d'une telle structure a montre des pulsations (dilatation - implosion - rebond) accompagnees de l'emission d'une onde de surpression a la fin de chaque phase d'implosion (ou collapse). La presente these a pour objectif d'etudier la dynamique de bulles de vapeur generees par laser impulsionnel a proximite de diverses parois solides. Lorsqu'une cavite gazeuse se developpe a proximite d'une surface solide, son comportement est totalement different de celui d'une bulle evoluant en milieu infini. Il existe un domaine d'influence de la paroi dans lequel l'implosion est non spherique. En se deformant, le pole le plus eloigne de la paroi donne naissance a un jet liquide pouvant atteindre une vitesse de 140m/s. L'onde de choc creee lors du claquage dielectrique (onde primaire), l'impact du jet liquide, et enfin, l'onde de choc generee en fin de phase d'implosion (onde secondaire) peuvent potentiellement endommager la surface du materiau. La caracterisation des profils de contraintes associees a ces trois phenomenes, montre une action dominante de l'onde de choc secondaire. Sous l'action d'une seule bulle, l'analyse de la surface d'un echantillon d'aluminium ne revele la presence d'aucune deformation plastique. En revanche, une nette deterioration de l'etat de surface est observee apres la generation successive de 600 bulles. Les indentations resultent de la desintegration de la bulle en sous-structures gazeuses. Ce phenomene de cascade entre ces sous-structures, et les effets collectifs pouvant se produire entre microbulles constituent le principal mecanisme d'endommagement de la paroi.