Experimental investigation of cavitating flow in 2D and 3D transparent diesel nozzle models

International audienceThe paper describes two experimental setup dedicated to the study of cavitation in diesel injectors. The two experimental setup are described and preliminary results are presented. The first approach consists of flow characterization in 3D and real-size transparent injector. A second approach deals with a 2D injector and is dedicated to the specific study of surface roughness effect on cavitation processes

Role of impurities on the spark plasma sintering of ZrCx–ZrB2 composites

The study of the spark plasma sintering (SPS) of ZrCx and ZrCx–ZrB2 composites was carried out considering the effect of experimental parameters such as the applied load, the temperature and the heating time. In addition, the role of the main impurities, detected in the raw materials, on the sintering behaviour has been explored by Transmission Electron Microscopy (TEM). The analyses of monoliths and composites showed up the liquid phase formation from silica impurities and the complete structural reorganisation of free carbon into the graphite form during the sintering treatment. It is also shown that within composites, the plastic strain is preferentially accommodated by ZrB2 crystals

Optical investigation of a cavitating flow in a 2D nozzle

International audienceIn heat engines (vehicle), cavitation plays an important role in fuel atomization mechanisms. The physics of cavitation as well as its impact on spray formation and injector efficiency are not well documented yet. Experimental investigations are required. The complexity of modern injectors and the extreme conditions of injection do not facilitate experimental investigations. In this paper, experiments are conducted in a simplified geometry. The model nozzle consists of a transparent 2D micro-channel supplied with a test-oil (ISO 4113). Velocity fields are obtained by means of a shadowgraph-like imaging arrangement using PIV components (double pulsed laser and double-frame camera). Pressure fields are obtained by interferometry coupled with a Schlieren technique

Binarization of the gray scale images of droplets during dropwise condensation on textured surfaces

Session: Image Analysis IIInternational audienceIn this research two methods for recognizing water droplets that are formed during dropwise condensation on the flat and pillared substrates are presented. The aim of these methods is to binarize the gray scale images of the droplets taken by a CCD camera in order to extract the information related to the droplets size and density

Cavitation dans un micro-canal modèle d'injecteur diesel (méthodes de visualisation et influence de l'état de surface)

Ce travail de thèse repose sur l élaboration et l exploitation d un banc expérimental dédié à l étude d un écoulement cavitant dans un micro-canal, pour des conditions proches de celles de l injection diesel. Ce banc a été développé dans le but de faire varier différents paramètres, notamment l état de surface des parois du canal. Plusieurs méthodes optiques (imagerie en transmission, strioscopie et interférométrie) ont été mises en place afin de visualiser l écoulementet d en extraire des informations quantitatives. Les images en transmission permettent de visualiser la formation de vapeur dans le canal. Elles sont sensibles au gradient de masse volumique et font ainsi apparaître des couches de cisaillement, des structures turbulentes et des ondes de pression. Leur interprétation est rendue délicate par cette richesse en information et nécessite de recourir aux autres techniques optiques. Il ressort de ce travail que la cavitation se forme dans la couche de cisaillement, sous l effet combiné de la dépression engendrée par le décollement à l entrée du canal et de tourbillons générés par des instabilités dans la couche de cisaillement. La confrontation des résultats obtenus à l aide des différentes techniques optiques, notamment les champs de pression reconstruits à partir des interférogrammes, montre que la zone de formation de la cavitation ne correspond pas à la zone de minimum de pression moyenne de l écoulement. Il apparaît aussi que certaines bulles de vapeur ont une durée de vie bien supérieure à ce que prévoient les modèles de dynamique de bulles. On suspecte que des fluctuations de pression de l ordre de 20 bar, associées à la turbulence, contribuent à la prolongation de ces temps de vie. Un algorithme de PIV, appliqué à des couples d images en transmission, permet de montrer une augmentation importante des fluctuations de vitesse en sortie de canal lorsque les poches de vapeur se développent. Cette augmentation devient plus significative quand les poches atteignent60% de la longueur du canal. L écoulement cavitant est essentiellement piloté par le nombre de cavitation K. Les conditions d apparition et de développement de la cavitation ont été quantifiées dans différents canaux, en faisant varier des paramètres géométriques, la pression amont ou la température. L influence de la hauteur du canal et du rayon de courbure à l entrée de l orifice est conforme aux données de la littérature. Une dépendance du nombre de cavitation critique Kcrit à l apparition de la cavitation au nombre de Reynolds Re est montrée. Enfin, l influence de l état de surface des parois a fait l objet d une étude spécifique. Cette partie du travail demande probablement à être complétée mais l état de surface semble avoir une influence sur la cavitation. D après les cas étudiés au cours de cette thèse, une surface rugueuse ou texturée avec des motifs suffisamment espacés peut retarder l apparition de la cavitation et une rugosité limitée (jusqu à Ra = 0,7 mici) peut favoriser le développement des poches de vapeur.This PhD study is based on the design and use of an experimental set-up dedicated to the study of a cavitating flow in a micro-channel in conditions close to Diesel injection. The experimental set-up has been designed so that different parameters may vary, in particular channel wall roughness. Several optical systems (backlit imaging, Schlieren imaging and interferometry) have been developed in order to visualize the flow and get quantitative data.Backlit images make it possible to visualize vapor formation in the channel. They are sensitive to density gradients and therefore show shear layers, turbulent structures as well as pressure waves. Since they are rich in information, it is tricky to interpret them and the use of other optical methods is required.This study shows that cavitation appears in the shear layer due to the combined effect of the depression induced by flow detachment at the channel inlet and vortexes caused by instabilities in the shear layer. The comparison of the results obtained from the different optical systems in particular the pressure fields rebuilt from interferograms indicates that cavitation does not appear where flow pressure is the lowest in average.It is noticed that some vapor bubbles have a life expectancy much higher than predicted by bubble dynamics models. It is thought that pressure variations of about 20 bar, associated to turbulence, may play a role in this phenomenon.A PIV algorithm applied to couples of backlit images shows that velocity fluctuations largely increase at the channel outlet when vapor cavities develop. The increase gets more significant when cavities are 60 % the channel length.The cavitating flow is mainly dependent on the cavitation number K. The conditions of cavitation inception and development have been quantified in different channels, and geometrical parameters, upstream pressure or temperature have varied. The influence of channel height and radius inlet on cavitation is in line with the literature. At cavitation inception, it is shown that the critical cavitation number Kcrit is dependent on Reynolds number Re. Finally, the influence of wall roughness has been the subject of a specific study. Although it would need to be further investigated, roughness seems to have an influence on cavitation. The samples used during this PhD work suggest that roughness or patterns sufficiently spaced out may delay cavitation inception, and limited roughness (up to Ra = 0.7 m here) may enhance vapor cavity development.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Comparison of Heat Affected Zone due to nanosecond and femtosecond laser pulses using Transmission Electronic Microscopy

International audienceThis letter presents a method aimed at quantifying the dimensions of the heat-affected zone ~HAZ!, produced during nanosecond and femtosecond laser–matter interactions. According to this method, 0.1 mm thick Al samples were microdrilled and observed by a transmission electronic microscopy technique. The holes were produced at laser fluences above the ablation threshold in both nanosecond and femtosecond regimes ~i.e., 5 and 2 J/cm2, respectively!. The grain size in the samples was observed near the microholes. The main conclusion is that a 40 mm wide HAZ is induced by the nanosecond pulses, whereas the femtosecond regime does not produce any observable HAZ. It turns out that the width of the femtosecond HAZ is less than 2 mm, which is our observation limit

Diversité des agricultures familiales

Dans un contexte d’interrogation sur les modèles agricoles et de profondes transformations des agricultures et des marchés, cet ouvrage s’attache à revisiter la diversité des formes familiales de production et leurs mutations de par le monde. Dès lors, l’analyse intègre les liens aux marchés, aux territoires et à l’Ailleurs — par le fait migratoire — les enjeux d’autonomie et de sécurité alimentaire, les stratégies de survie et d’accumulation ainsi que les formes d’action collective et politique. L’ouvrage est construit autour de dix-huit études de cas, menées dans les cinq continents. Elles ont toutes été conduites avec un cadre méthodologique, identique et original, inspiré du Sustainable Rural Livehoods (cadre d’identification des moyens de subsistance durables en milieu rural). Revisitée pour cet ouvrage, cette méthode d’observations et d’analyses permet aux auteurs de préciser finement « ce qui fait famille », d’analyser les adaptations du travail des actifs familiaux et les mettre en perspective avec le contexte territorial et les politiques publiques de chaque pays. Écrit à plusieurs mains, par un réseau de chercheurs, cet ouvrage contribue autant à l’approfondissement des savoirs scientifiques sur les agricultures familiales dans le monde qu’à la mise à l’épreuve d’un cadre méthodologique d’analyse et d’observations en milieu rural. Il vise un public de chercheurs, d’enseignants et d’étudiants, agronomes, économistes, sociologues et historiens. Les experts du développement agricole et rural y trouveront un grand intérêt. Plus largement, toute personne qui s’intéresse aux agricultures familiales et à leurs évolutions dans divers contextes sociaux trouvera avantage à cette lecture. Les chercheurs qui ont coordonné cet ouvrage sont agronomes, économistes et géographes, au Cirad ou à l’Inra où ils mènent des recherches sur les systèmes agricoles familiaux à des échelles locales, nationales ou internationales. Cet ouvrage est le fruit d’une démarche de recherche collective et partagée permettant à de nombreux scientifiques des pays du Sud d’exprimer la diversité des réalités agraires contemporaines. Certains coordinateurs ou auteurs de cet ouvrage ont également collaboré à Agricultures familiales et mondes à venir, titre paru en 2014 chez Quae. Ce livre est également disponible en anglais sous le titreDiversity of Family Farming Around the Worldauprès des éditions Springer -www.springer.co

Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Effets thermiques dus à l'interaction laser-matière dans les métaux en régime femtoseconde

Pierre Garoche (Directeur de recherche CNRS) : Rapporteur Martin Raynaud (Professeur) : Rapporteur Wolfgang Kautek (Professeur) : President du jury Christophe Donnet (Professeur) : Examinateur Eric Audouard (Professeur) : Examinateur Roland Fortunier (Professeur) : ExaminateurThe topic of this work is the study of the thermal effects due to laser-matter interaction in the case of metals in the femtosecond regime. Two approaches are developed. The first one uses a two dimensional numerical treatment of the Two Temperature Model (TTM). A definition of the Heat Affected Zone (HAZ), based on physical metallurgy arguments, is given. The spread of the HAZ is calculated in the direction perpendicular to the laser beam. The second approach is an experimental one. It uses transmission and scanning electronic microscopy techniques to measure the evolution of the microstructure in the vicinity of the irradiated area. The femtosecond and nanosecond regimes are compared for the main results of this work.L'objet de ce travail de these est l'etude des effets thermiques dus a l'interaction laser-matiere dans le cas de materiaux metalliques irradies avec des impulsions femtosecondes. Deux approches sont developpees. La premiere utilise un traitement numerique a deux dimensions du Modele a Deux Temperatures (MDT). Apres definition d'une Zone Affectee Thermiquement (ZAT) sur la base d'arguments de physique des materiaux, l'etendue de celle-ci est estimee par simulation numerique dans la direction perpendiculaire au faisceau laser. La deuxieme approche est de type experimentale. Les techniques de microscopie electronique en transmission et a balayage sont utilisées pour mesurer l'evolution des microstructures en bordure de la zone irradiee. Les regimes femtoseconde et nanoseconde sont compares dans l'ensemble des resultats de ce travail