Transport of solid particles in liquid foam: a multi-scale approach.
Etude multi-échelles du transport de particules dans les mousses liquides
Résumé
We study experimentally different particle transport configurations in liquid microchannels network (Pla- teau borders) of aqueous foams. At first, foam permeability is measured at the scale of a single channel and of the whole foam network for two soap solutions known for their significant different interface mobility. Experimental data are well described by a model that takes into account the real geometry of the foam and by considering a constant value of the Boussinesq number for each soap solutions. Secondly, the velocity of one particle convected in a single foam channel is measured for different particle / channel aspect ratio. For small aspect ratio, counterfows that are taking place at the channel's corners slow down the particle. A recirculation model in the channel foam films is developped to describe this effect. To do this, the Gibbs elasticity is introduced. Then, the threshold between trapped and released of one particle in liquid foam are carried out. This treshold is deduced from hydrodynamic and capillary forces equilibrium. Finally, the case of a clog foam node is adressed.
Nous étudions expérimentalement différentes configurations du transport de particules solides dans le réseau de canaux fuides (bords de Plateau) d'une mousse liquide. Dans un premier temps, nous mesurons la perméabilité d'un canal fluide puis celle de la mousse. Ces mesures sont réalisées pour différentes solutions moussantes conférant des mobilités interfaciales significativement différentes. Un modèle d'écoulement, basé sur une description fine de la géométrie des canaux de la mousse ainsi que sur un nombre de Boussinesq constant pour une solution moussante donnée, permet de rendre compte de tous les résultats expérimentaux sur une large gamme de fraction volumique de liquide. Dans un second temps nous mesurons, à l'échelle d'un canal fluide, la vitesse d'une particule convectée par le liquide pour différents rapports d'aspect particule / canal. Pour des petits rapports d'aspect, nous mesurons des vitesses de particules anormalement faibles. Ces mesures nous permettent de mettre en évidence des contre-écoulements à la jonction du bord de Plateau et des films. Pour expliquer cet effet, nous proposons un modèle de recirculation du tensioactif faisant intervenir l'élasticité de Gibbs. Nous abordons ensuite le cas d'une particule piégèe dans le réseau de canaux de la mousse. Nous montrons que le seuil de rétention de la particule est déterminée par l'équilibre des forces hydrodynamique et capillaire. Finalement, le cas du colmatage d'une jonction du réseau de la mousse est abordé.