Ecoulement tri-dimensionnel de micelles géantes

147 Pages·2017·9.46 MB·French

by  Benoit Lasne

Ecoulement tri-dimensionnel de micelles géantes
Benoit Lasne
To cite this version:
Benoit Lasne. Ecoulement tri-dimensionnel de micelles géantes. Dynamique des Fluides [physics.flu-
dyn]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-00530900￿
HAL Id: tel-00530900
https://theses.hal.science/tel-00530900
Submitted on 30 Oct 2010
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UNIVERSITÉ DE PARIS VII - U.F.R. DE PHYSIQUE
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes
THÈSE DE DOCTORAT
École doctorale : CONSTITUANTS ÉLÉMENTAIRES ET SYSTÈMES
COMPLEXES
Spécialité : CHAMPS, PARTICULES, MATIÈRE
présentée par
Benoît Lasne
le 22 Septembre 2010
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ PARIS VII
Sujet
Écoulement tri-dimensionnel de micelles
géantes
Jury composé de :
Ovidiu Radulescu président du jury
Sandra Lerouge directrice de thèse
Jean-Marc Di Meglio co-directeur
Annie Colin rapporteur
Sébastien Manneville rapporteur
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Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier Sandra et Jean-Marc pour m’avoir accueilli dans le labo-
ratoire MSC et pour avoir encadré cette thèse de façon très complémentaire tout en me laissant
la liberté d’ouvrir mes propres directions de recherche pendant ces deux années particulièrement
intenses, stressantes et difficiles.
Merci à Eric Huguet, ancien professeur et ami, pour ces conseils, sa gentillesse et son soutien
sans faille.
Je tiens à remercier Laurent Limat et Jean-François Berret pour leurs conseils et nos discus-
sions si passionnantes, un grand merci à vous deux.
Un grand merci à Jean-Louis Counord et Laurent Réa pour la cellule expérimentale et les
géométries. Vous avez été très disponibles et réactifs pour ajuster mes problèmes de mécanique
ce qui m’a permis de ne pas perdre de temps!
Jetiensàremerciertousceuxetcellesquim’ontapportésleursoutienmoral,leuraidedurant
ma thèse. Un grand merci à Démosthène Mitrossilis (a.k.a. malaka;D), Gérald Gurtner (a.k.a.
Gégé) monstrueux au blobby volley, Camilla Barbetta (a.k.a. Camila) pour m’avoir appris un
peu de Brésilien, Kristina van Duijvendijk (a.k.a. Krikrina) pour mon initiation au bio végéta-
lien réussie, même si je n’ai pas pris la carte de membre de la secte, Damien (a.k.a. Robert)
pour son humour du Larzac, Waleed Mouhali (a.k.a. instability man) pour sa constante bonne
humeure et son humour, Méhdi Banaha (a.k.a. Dr Banana), Franck Raynaud (a.k.a. franckyky),
GuillaumeFrasca(a.k.a.guigui),MickaelLevy(a.k.a.bisounoursman)poursagentillesse,Julien
Moukhtar (a.k.a. The julien) pour son aide géniale, Giuseppe Pucci (a.k.a. Geppeto), Antonin
Eddi (a.k.a. Toni), et tant d’autres!!
Un grand merci à ma maman, mon papa, mon frère, Jérôme, et mes amis pour leur soutien
si précieux. Enfin, merci à ma petite chocolatine qui m’a soutenu dans ces moments si difficiles.
Sans vous, je n’aurais jamais pu arriver au bout...
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A ma famille, mes amis.
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Voir un univers dans un grain de sable et un paradis dans une fleur sauvage.
Tenir l’infini dans la paume de la main et l’éternité dans une heure.
William Blake
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Table des matières
Introduction 11
I Généralités : fluides complexes et rhéologie 13
1 Introduction à la rhéologie et aux fluides complexes 15
1.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Fluides complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.1 Viscoélasticité linéaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.2 Rhéogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.3 Exemples de fluides complexes et leurs applications . . . . . . . . . . 18
1.3 Micelles géantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.1 Morphologie des agrégats de molécules de tensio-actifs . . . . . . . . . 18
1.3.2 Modèle de Cates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.3 Comportement sous écoulement : instabilité en bandes de cisaillement 20
1.3.4 Historique de la problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4 Instabilités sous écoulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4.1 Instabilités d’origine inertielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4.1.1 Instabilité de Taylor-Couette . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4.1.2 Instabilité de Kelvin-Helmholtz . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.4.2 Instabilités à bas Reynolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.4.2.1 Instabilité entre deux films liquides cisaillés . . . . . . . . . . 30
1.4.2.2 Instabilité élastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2 Système expérimental et caractéristiques des fluides étudiés 35
2.1 Rhéo-optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1.1 Cellule de Couette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1.2 Cône-plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2 Caractérisation des systèmes étudiés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2.1 Les échantillons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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