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Habilitation à diriger des recherches

Une contribution a l'étude de quelques problèmes de rhéologie des suspensions

Résumé : Ce mémoire rédigé en vue de l'obtention de l'habilitation à diriger les recherches retrace mon activité de recherche depuis la fin de mon doctorat. Dans la première partie sont rassemblés les problématiques d'électrorhéologie auxquelles je me suis intéressé. Je décris d'abord la rotation spontanée d'un objet isolant dans un liquide peu conducteur sous l'action d'un champ électrique continu, appelée rotation de Quincke. Une suspension cisaillée soumise à un champ électrique voit ainsi les particules qui la constituent se mettre en rotation préférentielle dans le sens de la vorticité. Ceci provoque une modification des propriétés mécaniques de la suspension, qui se traduit par une baisse significative de sa viscosité. Une expérience de rhéométrie locale par vélocimétrie ultrasonore a confirmé dans le cas d'un écoulement de type Poiseuille les mesures précédemment réalisées dans une géométrie de cisaillement simple. D'autre part, une étude numérique d'un cylindre infini en rotation stationnaire a permis de montrer que le modèle de Quincke, basé sur l'existence d'une couche d'ions infiniment fine à la surface du cylindre, décrivait correctement le système pour des rayons du cylindre supérieur à typiquement quelques microns. En deçà, il devient nécessaire de prendre en compte les phénomènes de conduction de surface et de diffusion des ions, qui entraînent une diminution de la vitesse de rotation. Toujours dans le cas de la rotation de Quincke d'un cylindre unique autour de son axe, la dynamique du système est régie sans approximation par les célèbres équations de Lorenz. Je décris l'étude expérimentale qui a confirmé l'existence d'un régime chaotique pour notre système. Enfin, j'aborde les expériences qui nous ont permis de mesurer, dans des suspensions semi-diluées, la mobilité électrophorétique des particules ainsi que la dispersion de cette mobilité. Dans une deuxième partie, j'évoque le domaine de la rhéologie des suspensions concentrées vers lequel nous nous sommes tournés depuis quelques années. Nous avons réalisé des expériences de rhéométrie locale par PIV lors d'une inversion de cisaillement. Ces expériences nous ont permis de comprendre quantitativement le régime transitoire observé, en lien avec l'existence et l'évolution de la microstructure induite par le cisaillement. Nous mettons en particulier en évidence que le minimum de viscosité observé lors du régime transitoire est lié à une disparition de la microstructure. Des expériences de suivi de particules ont d'autre part mené à des mesures directes de la microstructure induite par le cisaillement. A basse concentration, la qualité originale des données expérimentales a permis pour la première fois d'établir un lien direct entre microstructure et rugosité de surface des particules. La fonction de distribution de paire évolue de façon très significative avec la concentration, notamment pour des fractions volumiques supérieures à 45%.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716822
Contributor : François Peters <>
Submitted on : Wednesday, July 11, 2012 - 2:26:45 PM
Last modification on : Monday, October 12, 2020 - 10:27:36 AM
Long-term archiving on: : Thursday, December 15, 2016 - 10:17:07 PM

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  • HAL Id : tel-00716822, version 1

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François Peters. Une contribution a l'étude de quelques problèmes de rhéologie des suspensions. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Université Nice Sophia Antipolis, 2012. ⟨tel-00716822⟩

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