Multiscale simulation and modelling of 2D foam rheology
Simulation et modélisation multiéchelles de la rhéologie des mousses 2D
Résumé
We show how macroscopic flow, slow viscoelastic dynamics and rheological memory of 2D liquid foams are related to processes at the film scale and how these are coupled to aging phenomena.
The first main topic that we have studied is the coupling between local, mesoscopic and macroscopic length scales. We present a new law relating the stretching of individual films in response to a macroscopic strain. This relationship allows the elasticity of 2D foams to be modelled as function of the microstructure. Moreover, we discuss how macroscopic flow results from bubble rearrangements that can be represented as force dipoles acting within an elastic continuous medium.
The second main topic concerns is the coupling between rheology and aging. Using the dipole picture, we establish an analytic expression of the strain due to rearrangements induced by aging. On this basis, we formulate a constitutive rheological model considering intrinsic aging dynamics as well as topological and geometrical constraints.
The first main topic that we have studied is the coupling between local, mesoscopic and macroscopic length scales. We present a new law relating the stretching of individual films in response to a macroscopic strain. This relationship allows the elasticity of 2D foams to be modelled as function of the microstructure. Moreover, we discuss how macroscopic flow results from bubble rearrangements that can be represented as force dipoles acting within an elastic continuous medium.
The second main topic concerns is the coupling between rheology and aging. Using the dipole picture, we establish an analytic expression of the strain due to rearrangements induced by aging. On this basis, we formulate a constitutive rheological model considering intrinsic aging dynamics as well as topological and geometrical constraints.
Nous montrons comment l'écoulement, la dynamique viscoélastique lente et la mémoire rhéologique des mousses liquides 2D à l'échelle macroscopique s'expliquent par des processus à l'échelle des films et bulles et comment ils sont couplés au vieillissement.
Un premier fil conducteur est le couplage entre les échelles macroscopique, mésoscopique et locale. Nous montrons que l'allongement d'un film individuel sous l'effet d'une déformation macroscopique suit une nouvelle loi qui permet de modéliser l'élasticité des mousses 2D en fonction de la microstructure. Par ailleurs, nous discutons comment un écoulement
macroscopique résulte de réarrangements de bulles agissant comme des dipôles de force au sein d'un milieu continu élastique.
Un second fil conducteur est le couplage entre rhéologie et vieillissement. A l'aide de la représentation dipolaire, nous établissons une loi analytique décrivant la déformation induite par les réarrangements dus au vieillissement. Sur cette base, nous formulons un modèle rhéologique constitutif prenant en compte la dynamique intrinsèque due au vieillissement, et les contraintes géométriques et topologiques.
Un premier fil conducteur est le couplage entre les échelles macroscopique, mésoscopique et locale. Nous montrons que l'allongement d'un film individuel sous l'effet d'une déformation macroscopique suit une nouvelle loi qui permet de modéliser l'élasticité des mousses 2D en fonction de la microstructure. Par ailleurs, nous discutons comment un écoulement
macroscopique résulte de réarrangements de bulles agissant comme des dipôles de force au sein d'un milieu continu élastique.
Un second fil conducteur est le couplage entre rhéologie et vieillissement. A l'aide de la représentation dipolaire, nous établissons une loi analytique décrivant la déformation induite par les réarrangements dus au vieillissement. Sur cette base, nous formulons un modèle rhéologique constitutif prenant en compte la dynamique intrinsèque due au vieillissement, et les contraintes géométriques et topologiques.
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