La fabrication de matériaux fibreux non-tissés pour des applications telles que la filtration, l’absorption ou encore l’isolation, repose notamment sur le principe du melt-blowing; ce procédé consiste à étirer une série de filaments liquides en les accélérant dans des jets turbulents avant leur solidification [1]. La conception et l’optimisation de ce procédé requièrent une compréhension fine des mécanismes physiques sous-tendant l’interaction entre le filament et l’écoulement, ainsi qu’un modèle d’interaction suffisamment simple pour appliquer des méthodologies d’optimisation.
La dynamique du filament visqueux est fortement influencée par la multitude d’échelles présentes dans l’écoulement étirant [2], ce qui se traduit notamment par l’émergence de déformations à grande échelle (voir figure 1a). La manipulation des structures cohérentes naturellement présentes dans l’écoulement turbulent étirant apparaît alors comme un moyen efficace de contrôler l’étirage du filament. Cela ouvre la voie à une réduction de la consommation énergétique du procédé ainsi qu’une maîtrise accrue des performances des produits. Cela nécessite au préalable de mieux comprendre les mécanismes d’interaction entre ces structures et un filament visqueux, et d’en élaborer des modèles simplifiés afin d’établir des stratégies de contrôle et d’optimisation.
L’objectif de cette thèse est d’étudier par des méthodes théoriques et numériques l’interaction entre un filament visqueux et des écoulements tourbillonnaires, d’élaborer et de mettre en œuvre des stratégies de contrôle de l’étirage du filament en manipulant ces écoulements. Pour cela, le doctorant ou la doctorante pourra s’appuyer sur l’expertise du laboratoire Pprime dans des domaines de la dynamique des fluides tels que l’analyse de stabilité linéaire [4, 9], la modélisation des structures cohérentes en turbulence [5, 7, 8, 6] et le contrôle des écoulement turbulents [12, 10, 11].