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11 avril 2013 : Olivier Louisnard

par Claudine Lylap - 28 mars 2013

Olivier Louisnard Ecole des Mines d’Albi

Titre présentation : Ultrasons et cavitation (titre provisoire) Date de la présentation : Jeudi 11 avril Lieu de la présentation : Salle RASSAT Bâtiment Chimie Heures de la présentation : 14h - 15h

Cavitation acoustique : modélisation des champs de bulle. Application à la nucléation de cristaux.

La cavitation acoustique décrit le phénomène par lequel une onde ultrasonore de puissance engendre des milliards de bulles de gaz/vapeur en oscillation radiale dans un liquide. Au-delà d’un seuil d’amplitude de l’onde, ces bulles subissent une phase d’expansion importante dans la partie détente de l’onde, suivie d’une phase d’implosion très rapide : c’est la cavitation inertielle. Cette phase d’implosion engendre des conditions extrêmes sur une échelle de temps très courte (inférieure à la ns) : des températures de plusieurs milliers de K dans la bulle, des pressions de l’ordre du GPa, des accélérations du liquide de l’ordre de 10^11 g, des ondes de chocs divergentes dans le liquide. Ces conditions sont exploitées a diverses fins, tant à l’échelle laboratoire qu’industrielle : rupture de liaisons chimiques (sonochimie), érosion, émulsification, extraction, mais aussi nucléation de cristaux. L’exposé, après avoir rappelé brièvement les bases physiques de la cavitation, s’articulera autour de deux problématiques traitées dans notre laboratoire :

1- Les bulles de cavitation s’organisent de façon structurée et inhomogène dans le liquide, de façon couplée avec le champ acoustique. Aucun modèle universel de prédiction n’existe à l’heure actuelle pour prédire les évolutions couplées des deux champs. Nous montrerons que l’énergie dissipée par les bulles inertielles sont un facteur clé dans la compréhension de ces structures, et qu’un modèle de propagation raisonnablement simple basé sur ce paramètre permet de capturer les propriétés essentielles des structures côniques, observées classiquement sous les transducteurs plongeants.

2- La cavitation inertielle accélère la nucléation de cristaux de façon très reproductible et universelle. Nous présenterons les mécanismes microscopiques classiquement évoqués dans la littérature et montrerons leur insuffisance à la lumière de nos résultats expérimentaux. Des mécanismes alternatifs seront proposés, et le cas particulier de la nucléation de la glace sera examiné.


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