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Thèse soutenue

Etude des interactions hydrodynamiques particule-particules, particules-parois par interferometrie laser

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Auteur / Autrice : Karim Masmoudi
Direction : Claude Dupuis-Petipas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Une technique d'interférométrie laser, couplée à deux moteurs à micro déplacements, permet de suivre la totalité du mouvement d'une sphère, de diamètre millimétrique, dans un milieu visqueux limite. La sensibilité sur le déplacement vertical mesurée par interférométrie laser est de 50 nm, celle sur le déplacement latéral suivi par les moteurs est de 20 m. La durée du suivi varie de quelques minutes a une douzaine d'heures suivant la forme de l'enceinte. Les interactions hydrodynamiques particule/parois sont étudiées lors du mouvement d'une sphère (de diamètre compris entre 2 et 8mm) sur l'axe d'une enceinte fermée. Différentes cellules sont utilisées : 2 cylindres de rayons 25mm et 40mm et de hauteur 40mm, 2 cônes de demi angles 31,6\ et 45\. Le nombre de Reynolds est inférieur a 0. 001. La solution numérique des équations de Stokes proposée est basée sur la méthode des moindres carrés développée par Bourot et Coutanceau. Les résultats numériques sont en accord avec les expériences, jusqu'a une distance aux parois fonction de la précision numérique. Quand la particule est proche de la paroi plane, la solution de Maude et Brenner est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Au fond du cône, dans la zone de lubrification, les résultats expérimentaux sont comparés à la solution théorique de May, l'accord est excellent. L'étude expérimentale des interactions hydrodynamiques particule/particule montre l'importance des micro rugosités sur le mouvement d'une sphère en chute libre lors du contournement d'une sphère fixe de même rayon. Les trajectoires sont dans un plan vertical. Quand il y a contact, la rugosité modifie la lubrification et les trajectoires sont dissymétriques. Quand il n'y a pas contact, celles-ci sont symétriques. Les courbes expérimentales relatives au mouvement d'une sphère sur l'axe vertical de symétrie d'un amas de sphères fixes sont proches de celles calculées par la méthode des multipoles développée par Cichocki et al.