Couplage interfacial entre hydrodynamique et transports de surfactants: défi expérimental et numérique. – HydroSurfDyn
Ecoulements Marangoni
En présence d’un écoulement, les tensioactifs génèrent des contraintes interfaciales de type Marangoni qui sont souvent dominantes, parce qu’elles constituent les conditions aux limites pour les écoulements. Au-delà de l'intérêt fondamental, une meilleure compréhension de ces phénomènes est nécessaire pour l'optimisation de nombreux procédés, de la microfluidique à la récupération assistée du pétrole à l’aide de mousses liquides et à l’agro-alimentaire.
Un couplage complexe
Les deux phénomènes en question (hydrodynamique et transport des surfactants) sont largement étudiés, mais les problèmes faisant intervenir leur couplage sont encore souvent mal compris. Les conditions aux limites de l'écoulement ne sont pas connues a priori, elles sont issues d'un véritable couplage entre l'écoulement et le transport des tensioactifs : c’est la principale difficulté du sujet.<br />Nous avons identifié plusieurs verrous expérimentaux, conceptuels et numériques qui limitent notre compréhension des phénomènes en jeu, et que nous avons contribué à lever. Leur point commun, c’est la nécessité de faire le lien entre les échelles microscopiques des mécanismes de transport des molécules, et les échelles macroscopiques des écoulements.
L'idée directrice de notre travail est de considérer conjointement les différentes échelles du couplage, et de s'intéresser explicitement à la dynamique des surfactants et à son effet sur les écoulements, que ce soit d'un point de vue théorique, numérique ou expérimental.
Numériquement, nous avons mis au point une simulation d'écoulements dans laquelle le transport des surfactants, leur adsorption aux interfaces et leur effet sur la tension de surface locale sont explicitement pris en compte. Théoriquement, nous avons revisité les approximations pertinentes pour décrire le rôle des surfactants dans la dynamique de films minces. Enfin, expérimentalement nous avons mis au point une technique novatrice permettant de mesurer, dans une même expérience, la dynamique globale des écoulements, les vitesses interfaciales et les variations d'épaisseur de films liquides minces.
Nous avons contribué à la compréhension de la dynamique d'extension d'un film liquide mince stabilisé par des surfactants, ce qui a un impact direct sur la dynamique de déformation des bulles au sein d'un mousse liquide. Nous avons identifié l'origine locale d'un comportement résonnant d'un film de savon soumis à une onde acoustique. Nous avons également mis en évidence la dynamique fine du drainage gravitaire d'un film, ce qui impacte directement son temps de vie.
Le projet dout être interrompu en nov 2015 suite à l'embauche du PI dans l'industrie
3 articles publié
2 rapports de master 2
1 preprint
6 conferences
Coordination du projet
Jacopo SEIWERT (Institut de physique de Rennes)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenaire
IPR Institut de physique de Rennes
Aide de l'ANR 369 795 euros
Début et durée du projet scientifique :
décembre 2013
- 42 Mois
