Vous trouverez les résumés de la thèse (en français et en anglais) ici.
Pour celles et ceux qui ne pourront pas assister à la soutenance en présentiel, la soutenance sera accessible à distance via Webex.
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Déplacer des gouttes de liquide peut être très utile, notamment dans les dispositifs micro-fluidiques (lab-on-a-ship) ou afin d’accroitre les performances en transfert thermique (condensation en film ou en goutte…). La modification de la mouillabilité d’un matériau nécessite de mettre en œuvre des traitements physiques (texturation…) et/ou chimiques (greffage, dépôt…) afin de pouvoir ajuster cette propriété de surface, idéalement de superhydrophobe à superhydrophile. Cependant, déplacer une goutte sans action extérieure (gravité, pression…) autre que la mouillabilité nécessite non seulement de pouvoir changer la mouillabilité mais aussi de la faire varier spatialement. La question du profil optimal de mouillabilité de ces matériaux, communément appelés « à gradient de mouillabilité », se pose alors. Optimiser (ici numériquement) une telle propriété nécessite un modèle numérique fiable. Notre choix s’est porté sur l’utilisation de la méthode de Boltzmann sur réseaux (LBM), qui en plus de retrouver l’équation de Navier-Stokes permet de modéliser des problèmes multiphysiques (ici un écoulement diphasique sur une plaque avec prise en compte de la tension de surface et d’une équation d’état représentative du fluide). Après une comparaison des performances (il s’agira ici de maximiser la vitesse de déplacement d’une goutte sur une longueur donnée) de profils de mouillabilité analytiques (quadratique, linéaire…), les premiers résultats d’optimisation (gradient en différences finies + multi-échelle) de cette propriété seront présentés et discutés.
Ce séminaire présente une approche stochastique innovante pour modéliser les transferts de chaleur conducto-radiatifs dans les milieux poreux à haute température. La méthode développée combine marcheurs browniens pour la conduction thermique transitoire et lancer de rayons pour le rayonnement. Cette approche permet de surmonter les limitations des modèles déterministes classiques, notamment en termes de besoins en mémoire, tout en offrant une représentation plus fidèle des phénomènes physiques réels. Les résultats, validés par comparaison avec des modèles déterministes, incluent des applications à des structures 3D hétérogènes semi-transparentes.
Non-Newtonian fluids are widely used in a variety of research areas as well as numerous industrial applications, including the food, pharmaceutical, and petroleum industries. As rheologists, the internal structures of these complex fluids are of significant interest as it allows us to analyze and understand better the obtained results of rheological experiments. To understand the industrial processes, there are several model fluids that are used to study and optimize these processes. Moreover, it is important to understand how these fluids respond when their composition changes due to the addition of nanoparticles, so that their rheological behavior can be improved. In this sense, the visualization of the fluid microstucture and how it relates to rheology can provide important information. Cryo-Scanning Electron Microscopy (cryo-SEM) is a one reasonable means for observing and investigating the microstructure of complex fluids. Using this method, we show the microstructure of some fluids and nanofluids, and relate these microstructures to the rheology and to flow behavior. We present some promising implementation cases of this cryo-SEM approach for various non-Newtonian fluids.
THESE Présentée par : Nicolas ELIE
Directeur de thèse : Noël BRUNETIÈRE (Institut Pprime)
Co-encadrant de thèse : Pascal JOLLY (Institut Pprime)
Co-directeur de thèse : Romain LUCAS-ROPER (IRCER)
JURY :
K. DELBE, Maitre de conférence HdR, ENI Tarbes Rapporteur
N. FILLOT, Professeur, INSA Lyon, Rapporteur
N. BRUNETIERE, Directeur de recherche, CNRS
J. CAYER BARRIOZ, Directrice de recherche, École Centrale de Lyon
P. JOLLY, Ingénieur de recherche, Université de Poitiers
R. LUCAS-ROPER, Professeur, Université de Limoges
Nous examinons l’écoulement d’un jet vertical impactant sur un disque horizontal tournant. Nous identifions deux régimes basés sur le niveau de rotation. Pour un disque stationnaire ou de faible vitesse de rotation, un ressaut hydraulique se forme (figure a). A de plus grandes vitesses de rotation le ressaut se transforme en une bosse (figure b). Une approche basée sur la théorie des films minces est employée pour analyser la dynamique de l’écoulement dans différentes régions du domaine. Les effets de gravité et de rotation sont examinés en développant un modèle théorique capable de capturer le ressaut continu et la structure tourbillonnaire. La théorie est validée pour les deux régimes de ressaut et bosse contre des données expérimentales existantes. Dans le régime de ressaut, l’écoulement transitionne d’une région proche du disque à composante azimutale pour la majeur partie vers une région proche de la surface libre et avec une composante majoritairement radiale. Dans le régime de bosse, l’écoulement maintient un caractère azimutal autour de la bosse. L’intensité tourbillonnaire associée au ressaut diminue avec l’augmentation de la vitesse rotationnelle, reflétant l’occurrence d’un ressaut de type 0 jump sur le disque tournant. A de faible niveau de gravité, le tourbillon ne se forme pas sous le ressaut. Pour des niveaux faibles de rotation, fortes de gravité et grand disque, un ressaut hydraulique se forme proche du jet, suivi d’un épaississement poussé proche du bord du disque. Finalement, nous discuterons du traitement du ressaut hydraulique en présence de la stratification de la densité et gravité variable.
