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Thèse soutenue

Détermination du taux de vide d'un champ de bulles de cavitation ultrasonore par une méthode hyperfréquence : corrélation du taux de vide et de la puissance du bruit de cavitation

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Auteur / Autrice : Stéphane Labouret
Direction : Jacques Frohly
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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Ce travail est consacré à l'étude des champs de bulles produits par cavitation ultrasonore, et qui sont à l'origine de nombreux phénomènes chimiques, physiques et mécaniques. Son objectif est de caractériser le volume total des bulles, ou taux de vide, et d'évaluer leur distribution en tailles. L’évolution du taux de vide est déterminée en suivant le décalage que provoque la présence des bulles sur de la fréquence de résonance d'une cavité électromagnétique résonante hyperfréquence (400 mhz) contenant le milieu insonifié. Sous certaines conditions, le décalage de fréquence est proportionnel au taux de vide. La distribution en tailles des bulles est déterminée en analysant la dissipation du taux de vide après la fin de l'insonification, à partir de la loi de dissolution des bulles libres. La distribution en tailles obtenue est celle des bulles présentes dans la cavité 40 secondes après la fin de l'insonification. Les évolutions du taux de vide et de la distribution en tailles des bulles ont été étudiées en fonction des paramètres suivants : pression acoustique, viscosité de l'eau, durée d'insonification, concentration en air dissous, mode d'insonification continu ou découpé et fréquence acoustique. Plusieurs seuils caractéristiques du comportement des bulles ont été mis en évidence. Pour une eau saturée en gaz, la croissance du taux de vide est corrélée avec la puissance du bruit de cavitation. Les contributions à la puissance du bruit de cavitation des oscillations fortement non linéaires et des implosions ont pu être estimées. La méthode de mesure mise au point est un outil bien adapte à l'étude des champs de bulles produit par cavitation ultrasonore.