Thèse en cours

Instabilités et texturation sous écoulement de couches minces de fluides non-newtoniens
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Auteur / Autrice : Léa Cailly-Brandstäter
Direction : Rudy ValetteRomain Castellani
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
Date : Inscription en doctorat le 14/12/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Equipe de recherche : Calcul Intensif et Mecanique des Fluides
établissement opérateur d'inscription : Mines Paris-PSL

Mots clés

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Résumé

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Le comportement de fluides complexes sous forme de couches minces étirées est un sujet important notamment pour l'industrie des adhésifs et a été très étudié dans le cas des fluides viscoélastiques. L'essai de « Tack » en est un parfait exemple : on mesure l'énergie requise pour détacher deux disques entre lesquels une couche de fluide a préalablement été pressée. Il est alors possible d'identifier plusieurs processus dissipatifs contribuant à l'énergie totale de décollement : (i) aux temps courts, la cavitation de bulles sous l'effet de la forte dépression induite par l'écoulement de succion (mixte élongation/cisaillement), (ii) aux temps intermédiaires, la croissance de ces cavités (interface air/fluide) et le mouvement des lignes de décollement (interface air/fluide/paroi), (iii) aux temps longs, la croissance de fibrilles durant l'éloignement du disque mobile. La texturation induite sur le substrat est alors un marqueur fort des différents processus dissipatifs, car elle permet de compter les fibrilles et mesurer le mouvement des lignes de décollement. L'ensemble de ces processus dépend fortement de la nature et de la topologie des chaînes polymères, donc de la rhéologie du fluide, du couple de matériaux fluide-surface, mais aussi des conditions expérimentales : géométrie du dispositif, épaisseur de l'échantillon, vitesse d'éloignement... En outre, dans le cas de fluides comportant des charges, ce qui induit un comportement rhéologique plus complexe (à seuil, thixotrope), il devient extrêmement difficile de comprendre dans quelle mesure la rhéologie impacte les processus dissipatifs. De plus, la présence de ces charges aux interfaces ajoute un degré de complexité (rupture des filaments, effets sur la tension de surface). Une première piste à explorer pour mieux comprendre le phénomène dans ces cas-là sera la contribution des processus de digitation, initiés à la ligne de décollement et de glissement sur l'énergie totale de décollement. Dans cette thèse, nous nous attèlerons donc à (i) sélectionner des matériaux modèles aux comportements intéressants et maitrisés, ainsi que de substrats adaptés, (ii) le développement d'un montage couplé mesure de force et visualisation pour les essais expérimentaux, (iii) une modélisation du phénomène et des relations entre propriétés du fluide, énergie dissipée, et motif formé.