Bruit et fluctuations dans les écoulements de fluides complexes

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Divoux, Thibaut
Copyright Year	2009
Abstract	Cette these, de nature experimentale, porte sur l'etude des ecoulements de materiaux mous vitreux. Laisses au repos, ces materiaux presentent, a l'instar des verres, une dynamique extremement lente ou eventuellement bloquee suivant leur sensibilite a l'agitation thermique; au-dela d'un seuil, ces materiaux s'ecoulent comme des liquides. Autour de trois experiences simples, nous nous proposons d'etudier d'une part l'influence d'un bruit modere, i.e. d'une perturbation de faible amplitude, sur de tels systemes. D'autre part, nous voulons montrer que les fluctuations d'observables simples (force, vitesse, position, etc.) generees par l'ecoulement contiennent de l'information sur le systeme. Ainsi, dans une premiere experience, nous etudions la mise en mouvement delicate d'un empilement de grains (systeme athermique) sous l'effet de variations de temperature controlees et de faible amplitude ( amplitude Dans une deuxieme experience, nous etudions un milieu granulaire immerge dans la limite des ecoulements quasi-statiques. Cet ecoulement est induit par cisaillement, a contrainte normale imposee, a l'aide d'un patin. Nous montrons tout d'abord que le nombre inertiel I, parametre sans dimension introduit recemment pour decrire les ecoulements denses, n'est plus tout-a-fait pertinent pour decrire la rheologie de ces ecoulements (I<10^-2). Nous soulignons notamment que le coefficient de friction effectif du milieu granulaire immerge ne depend, dans la limite $I = 0$, ni de la taille des grains, ni de la viscosite du fluide. En revanche, celui-ci depend des proprietes de surface des grains, de leur polydispersite et de la geometrie de l'ecoulement. Ceci nous conduit a etudier la dilatance de l'empilement immerge en fonction des differents parametres de l'experience (taille des grains, viscosite du fluide, vitesse du patin, etc.) et a proposer une description simple permettant de rendre compte des dependances rencontrees. Nous montrons ensuite que les fluctuations de force et d'altitude du patin, contrairement aux valeurs moyennes de ces memes quantites, sont les bonnes observables a meme de decrire l'ecoulement. Enfin, une derniere experience nous permet de faire le lien entre la rheologie non-lineaire d'un systeme thermique et les fluctuations de l'ecoulement. L'experience consiste a injecter de l'air a la base d'une colonne d'un fluide non-newtonien. Nous montrons que le gaz peut etre relâche au travers du fluide soit sous forme de bulles, soit sous forme d'un canal connectant la buse emettrice de gaz au bas de la colonne a la surface libre du fluide. On observe que dans certaines conditions, le systeme oscille spontanement entre ces deux etats. L'intermittence entre ces deux modes de degazage est relie a la rheologie non-lineaire du fluide et nous prenons le temps d'une mise en perspective de ces resultats dans le contexte de la geophysique.
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	https://core.ac.uk/download/pdf/52323974.pdf
Alternate Webpage(s)	https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00401274/document
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article