Fluidisation d'un lit granulaire étendu par une source localisée

Ce papier porte sur l'étude théorique, numérique et expérimentale de la réponse d'un lit granulaire étendu soumis à un jet liquide, ponctuel vertical et ascendant. Un régime poreux, un régime de transition et un régime de fluidisation locale du lit au dessus de l'injection ont pu être observés en fonction du débit d'écoulement. Les effets de confinements ont été étudiés théoriquement et numériquement pour le régime poreux. La fluidisation est décrite théoriquement par un modèle simple qui donne des résultats satisfaisants par rapport aux résultats expérimentaux. Le régime transitoire, considéré comme une fluidisation partielle au voisinage de l'injection, est étudié expérimentalement à travers un dispositif à deux dimensions

Etude expérimentale et numérique de l'instabilité de Faraday entre deux liquides miscibles

Nous avons étudié l'instabilité paramétrique de Faraday dans le cas particulier d'une interface entre deux liquides miscibles. Dans cette configuration l'instabilité développée est transitoire et ses caractéristiques physiques dépendent de l'épaisseur de l'interface. Nous présentons ici ces caractéristiques et les mécanismes derrière cette instabilité grâce à une étude à la fois expérimentale et numérique

Vibration de bulles en armure non sphériques

Les bulles en armures (des bulles couvertes par une monocouche de particules partiellement mouillantes) possèdent des propriétés fascinantes telles qu'une stabilité accrue vis à vis de leur dissolution ou leur capacité à conserver des formes non sphériques. Ces bulles peuvent être produites en masse par des techniques d'émulsification de volume ou par l'injection de bulles dans des suspensions de particules. Plus récemment, des techniques microfluidiques ont été développées pour fabriquer des bulles en armure calibrées avec des formes et des tailles contrôlées. En parallèle, beaucoup d'études ont été consacrées à la caractérisation des propriétés spécifiques de ces bulles, comme leur durée de vie, leur stabilité en présence de surfactant ou leur résistance à des surpression. De manière surprenante, beaucoup moins d'efforts ont été consacrée à l'étude des propriétés de vibration de ces bulles particulières alors que les bulles sont connues comme étant des oscillateurs exceptionnels avec des facteurs de qualité très importants. Récemment Poulichet et al. [1,2] ont étudié les propriétés de bulles en armures sphériques soumises à des ondes acoustiques. Ils ont montré qu'en faisant vibrer les bulles au dessus d'un certain seuil, il était possible de vaincre les forces de rétention capillaire et donc de disséminer dans le liquide les particules piégées à la surface de la bulle. Au cours de cette présentation, nous présenterons des résultats expérimentaux sur la réponse de bulles non sphériques soumises à des vibrations mécaniques (accélération périodique verticale) [3]. En outre, nous montrerons via un bilan énergétique que les bulles non sphériques constituent un état métastable et que les vibrations mécaniques permettent de fournir l'énergie d'activation nécessaire pour que les bulles retournent à leur état de plus faible énergie, à savoir une bulle en armure sphérique. Cette transition se fait via la dispersion des particules en excès dans le liquide. Les bulles en armure non sphériques ouvrent donc des perspectives pour disséminer de manière locale des particules avec une puissance d'excitation réduite. Ce principe pourrait être utilisé pour la dissémination de particules actives dans le corps pour la thérapie. [1] V. Poulichet and V. Garbin, Ultrafast desorption of colloidal particles from fluid interfaces, Proc. Nat. Ac. Sci., 112(19): 5932-5937 [2] V. Poulichet, A. Huerre and V. Garbin, Shape oscillations of particle-coated bubbles and directional particle expulsion, Soft Matter, 13: 125 (2016) [3] G. Prabhudesai, I. Bihi, F. Zoueshtiagh, J. Jose and M. Baudoin, Nonspherical armoured bubble vibration, arXiv:1701.05439 (2017

Dual role of gravity on the Faraday threshold for immiscible viscous layers

This work discusses the role of gravity on the Faraday instability, and the differences one can expect to observe in a low-gravity experiment when compared to an earth-based system. These differences are discussed in the context of the viscous linear theory for laterally infinite systems, and a surprising result of the analysis is the existence of a crossover frequency where an interface in low gravity switches from being less to more stable than an earth-based system. We propose this crossover exists in all Faraday systems, and the frequency at which it occurs is shown to be strongly influenced by layer height. In presenting these results physical explanations are provided for the behavior of the predicted forcing amplitude thresholds and wave number selection

Experiments on the mode selection in Faraday instability

The resonance of a fluid interface with an oscillating acceleration field is studied for liquid-liquid systems in small aspect ratio cylindrical and rectangular containers. The resonant phenomenon, known as Faraday waves, is more typically studied in large aspect ratio systems at high frequencies where multiple modes are excited simultaneously and the associated nonlinear interactions give way to a variety of patterns. In this work the low excitation frequency allows for the selection of individual cell modes and their dynamics are considered. The onset threshold for instability is compared to the predictions of this model. It is seen for the cell modes that frequency bands are well predicted by the model and the amplitudes are very close, with deviation attributable to interfacial pinning and sidewall stresses. Supercritical and subcritical bifurctions are observed, along with other nonlinear phenomena such as co-dimension2 points and wave breaking