Contribution à l'étude et à la modelisation de la propagation des ultrasons de puissance en milieu cavitant
Auteur / Autrice : | Guillaume Servant |
Direction : | Jean-Paul Caltagirone, Alain Gérard |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique |
Date : | Soutenance en 2001 |
Etablissement(s) : | Bordeaux 1 |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
La propagation d'ultrasons dans un liquide induit une multitude de phénomènes physiques. Notamment, lors des phases de détente, des bulles apparaissent au sein du liquide. Ce phénomène, appelé cavitation acoustique, est d'un grand intérêt pour les procédés chimiques. En effet, les énergies mises en jeu, à l'échelle des bulles, est importante. Cette thèse se donne pour but d'appréhender l'ensemble des phénomènes mis en jeu. La modélisation, à travers le développement de nouveaux outils numériques de mécanique des fluides, vise à une meilleure compréhension des actions et des mécanismes mis en jeu, afin de les mettre à profit. Les codes de calculs traitent de l'interaction entre les ondes ultrasonores et les bulles de cavitation : leur naissance, ainsi que leur évolution spatio-temporelle est ainsi traitée, de même que les courants de convection du liquide. Parallèlement, une activité expérimentale permet d'observer et de quantifier les phénomènes physiques, en vue de valider les modèles choisis. La qualification de réacteur de laboratoire (28 à 477 khz) s'effectue à l'aide de mesures de champs de pression. Les mesures de taille, de vitesse de bulles par granulométrie laser complètent l'étude, ainsi que la détermination de leur cartographie. L'intérêt industriel des ultrasons provient de l'essor de la sonochimie. Un nouveau modèle de réacteur à ultrasons, visant à optimiser les procédés, est présenté. La modélisation permet de mettre en évidence l'intérêt de faire se propager deux ondes ultrasonores de fréquence différente.