Réponse mécanique d'une mousse liquide à une injection d'air ou à une onde acoustique. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Mechanical response of a liquid foam in an air injection or an acoustic wave.

Réponse mécanique d'une mousse liquide à une injection d'air ou à une onde acoustique.

Imen Ben Salem
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 934214

Résumé

This thesis presents experimental and theoretical results on the rheological behavior and the acoustic properties of liquid foams. The foams used in these studies are two-dimensional (2D) foams for the rheological studies and three-dimensional (3D) foams for the acoustic experiments. In the first part of this thesis, which considers the rheology of foams, we studied how a 2D foam subjected to localized air injection behaves, focussing on the effect of different overpressures of injected air. At low overpressure, a central bubble forms that swells by separating the neighboring bubbles of the foam by successive rearrangements (T1s), without breaking any films : this behavior is similiar to the ductile fracture of materials. At intermediate overpressures, there is a short axisymmetric transition, then the central bubble takes a fingered shape. At high overpressure, successive ruptures of films occur along a narrow crack and the foam is broken as a brittle material. In the ductile regime, we studied the elastoplastic response to a slow expansion of the central bubble ; with a higher rate of expansion, we showed that the response of the foam is mainly related to the wall friction. This allowed us to predict the relationship between the overpressure and the expansion ratio, and the fingering. We finally studied the criteria for transition between the ductile and brittle regimes. The second part of this thesis focusses on the field of acoustics of liquid foams. We have studied the propagation of an acoustic signal in a 3D foam and measured the sound velocity and attenuation during the foam's coarsening. We have demonstrated resonant behavior of the foam, with a minimum sound transmission corresponding to a well-defined bubble size. We compared our results to the acoustic resonance of a single bubble.
Ce travail de thèse présente des résultats expérimentaux et théoriques sur le comportement rhéologique et les propriétés acoustiques des mousses liquides. Les mousses utilisées dans le cadre de ces études sont des mousses bidimensionnelles (2D) pour la partie rhéologie et des mousses tridimensionnelles (3D) pour la partie acoustique. Dans une première partie, qui s'inscrit dans le cadre de la rhéologie des mousses, nous avons étudié comment une mousse 2D soumise à une injection d'air localisée se comporte, notamment à différentes surpressions de l'air injecté. À faible surpression, on forme une bulle centrale qui gonfle en écartant les bulles voisines de la mousse par une succession de réarrangements (T1s), sans casser de films : ce comportement rappelle la fracture ductile des matériaux. Après un court transitoire axisymétrique, la bulle centrale prend une forme digitée. À forte surpression, on observe des ruptures successives de films le long de fissures étroites et la mousse est fracturée comme un matériau fragile. Dans le régime ductile, nous avons étudié la réponse élastoplastique à faible taux de gonflement de la bulle centrale ; à plus fort taux de gonflement, nous avons montré que la réponse de la mousse est essentiellement liée à la friction aux parois. Ceci nous a permis de prédire la relation entre la compression et le taux de gonflement, ainsi que la digitation. Nous avons enfin étudié les critères de transition entre les régimes ductile et fragile. La deuxième partie s'inscrit dans le domaine de l'acoustique des mousses liquides. Nous avons étudié la propagation d'un signal acoustique et mesuré la vitesse du son et l'atténuation dans une mousse 3D lors de son mûrissement. Nous avons mis en évidence un comportement résonant de la mousse, avec un minimum de transmission du son à une taille de bulle bien définie. Nous avons comparé nos résultats à la la résonance acoustique d'une bulle unique.
Fichier principal
Vignette du fichier
these-Imen-bensalem.pdf (11.1 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00765661 , version 1 (15-12-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00765661 , version 1

Citer

Imen Ben Salem. Réponse mécanique d'une mousse liquide à une injection d'air ou à une onde acoustique.. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Université Rennes 1, 2012. Français. ⟨NNT : 0fg9gi006t9⟩. ⟨tel-00765661⟩
507 Consultations
3593 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More