Etude de l'interaction polymère - écoulement
Thèses de doctorat
Date de soutenance
2002-07-05Résumé
De faibles quantités de polymères flexibles de haut poids moléculaire induisent des effets significatifs sur les propriétés d'écoulement de fluides. Cette thèse présente une étude expérimentale détaillée de l'interaction ...Lire la suite >
De faibles quantités de polymères flexibles de haut poids moléculaire induisent des effets significatifs sur les propriétés d'écoulement de fluides. Cette thèse présente une étude expérimentale détaillée de l'interaction Polymère - Ecoulement dans deux situations modèles : La première se focalise sur un processus singulier : le détachement d'une goutte d'un capillaire. Le caractère purement élongationnel que présente l'approche du point de rupture, permet de mettre en évidence une inhibition abrupte de cette singularité en temps fini. Ceci donne lieu, lorsque les taux d'élongation sont de l'ordre de l'inverse du temps de relaxation des polymères, à la formation de filaments s'amincissant exponentiellement et qui sont associés à des viscosités élongationnelles non stationnaires extrêmement importantes. La seconde expérience quant à elle, utilise des films de savon afin de générer un écoulement quasi-bidimensionnel turbulent. La présence de polymères induit alors une suppression des transferts d'énergie vers les grandes échelles par le biais d'une réduction des forts taux d'élongation présents dans l'écoulement. La dynamique des fluctuations d'épaisseur du film qui joue le rôle d'un scalaire passif de l'écoulement se trouve également profondément modifiée.< Réduire
Résumé en anglais
Minute amounts of a high molecular weight flexible polymer lead to drastic changes in the flow properties of liquids. This thesis presents a detailed experimental study of the Polymer - Flow Interaction in two idealized ...Lire la suite >
Minute amounts of a high molecular weight flexible polymer lead to drastic changes in the flow properties of liquids. This thesis presents a detailed experimental study of the Polymer - Flow Interaction in two idealized situations : When a drop of fluid detaches from a capillary, singular behavior ensues. Very small amounts of polymer inhibit this singularity in an abrupt way and give rise, after a period of self-similar dynamics as for simple liquids, to longlived cylindrical necks or filaments which thin exponentially in time. This abrupt change occurs when the elongation rates become comparable to the inverse of the polymer relaxation time leading to a large elongational viscosity of the dilute polymer solution. Polymer affect two dimensional turbulence, generated in rapidly flowing soap films, in unexpected ways. Their presence inhibits the transfers of energy to large scales, causing their suppression in the energy density spectrum, through a reduction of large elongation rates. This also leads to the change of the spectral properties of a passive scalar (the soap film thickness field) which turns out to be highly sensitive to the presence of energy transfers.< Réduire
Mots clés
Lasers et Matière dense
Physique des Polymères
instabilité interfaciale
singularités en temps fini
rhéologie
viscosité élongationnelle
turbulence bidimensionnelle
films de savon
réduction de trainée turbulente
scalaire passif
Unités de recherche