Ecoulements confinés : interactions hydrodynamiques et écoulements en espaces courbes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Confined viscous flows : hydrodynamic interactions and flowing in curved spaces

Ecoulements confinés : interactions hydrodynamiques et écoulements en espaces courbes

Stéphane Guillet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1344275
  • IdRef : 275203921

Résumé

Confined flows are encountered at all scales in nature, whether it's in our blood vessels or in fluids like oil flowing through underground rocks. The emergence of microfluidics as a lab-on-a-chip technology has paved the way for studying these flows, moving away from the constraints of in-situ measurements.In this experimental thesis, I investigate two fundamental questions about the dynamics of confined fluids. In the first part, through a combination of model experiments, numerical simulations, and analytical work, I explain how the curvature of space alters the typical plug flows of confined fluids in homogeneous environments. After establishing the impact of isotropic curvature heterogeneity, I demonstrate how local curvature anisotropies act as singular perturbations. By drawing an analogy with the laws of electrostatics in two dimensions, I illustrate that these results are not limited to confined flows but also encompass the entire range of Laplacian problems to which they belong, from diffusive transport in solutions to Ohmic transport in 2D materials.In the second part, I show how the competition between hydrodynamic and potential interactions results in the melting of crystalline emulsions even when forced far from equilibrium in a homogeneous manner. I demonstrate in particular how hydrodynamic interactions propel dislocations upstream of the forcing to form statistically stationary but perpetually rearranging polycrystals.
Les écoulements confinés se trouvent à toutes les échelles dans la nature, que ce soit dans nos vaisseaux sanguins ou dans les fluides, comme le pétrole, circulant à travers les roches souterraines. L'émergence de la microfluidique en tant que laboratoire sur puce a ouvert la voie à l'étude de ces écoulements en s'éloignant des contraintes de mesure in situ. Dans cette thèse expérimentale, j'étudie deux questions fondamentales sur la dynamique des fluides confinés. Dans une première partie, en combinant des expériences modèles, des simulations numériques et un travail analytique j'explique comment la courbure de l'espace altère les écoulements bouchon typique des fluides confinés en milieux homogènes. Après avoir établie l'impact d'hétérogénéité de courbure isotrope je montre comment les anisotropies de courbure locales agissent comme des perturbations singulières. En utilisant une analogie avec les lois de l'électrostatique en deux dimensions, j'illustre que ces résultats ne se limitent pas aux écoulements confinés, mais qu'ils englobent également toute la gamme des problèmes laplaciens auxquels ils appartiennent, depuis le transport diffusif en solution au transport Ohmique dans les matériaux 2D. Dans une seconde partie, je montre comment la compétition entre interactions hydrodynamiques et potentielle résulte en la fonte d'émulsions cristallines même lorsque forcées loin de l'équilibre de façon homogène. Je montre en particulier comment les interactions hydrodynamiques propulses les dislocations en amont du forçage pour former des poly-cristaux statistiquement stationnaires mais en perpétuel réarrangement.
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GUILLET_Stephane_2023ENSL0107_These.pdf (181.74 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04426702 , version 1 (30-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04426702 , version 1

Citer

Stéphane Guillet. Ecoulements confinés : interactions hydrodynamiques et écoulements en espaces courbes. Matière Condensée [cond-mat]. Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2023. Français. ⟨NNT : 2023ENSL0107⟩. ⟨tel-04426702⟩
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