Modélisation des phénomènes physiques induits par la propagation d'ultrasons de puissance au sein d'un fluide

par Jean-Luc Laborde

Thèse de doctorat en Physique - Chimie

Sous la direction de Alain Gérard et de Jean-Paul Caltagirone.

Soutenue en 1998

à Bordeaux 1 .


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  • Titre traduit

    Modelling of the physical phenomena induced by power ultrasound waves in fluids


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  • Résumé

    La propagation d'ultrason dans un fluide engendre des phenomenes physiques mal connus. Parmi eux, la cavitation acoustique presente un interet pour les chimistes. En effet, des bulles de cavitation grossissent et implosent, liberant au sein meme du fluide des quantites importantes d'energie. Cette these se donne pour but de mieux apprehender l'ensemble des phenomenes mis en jeu, de comprendre leurs actions et leurs mecanismes, afin de les mettre a profit. La voie de modelisation est suivie, a travers la mise en uvre de codes de calcul d'acoustique et de mecanique des fluides. Un critere numerique est etabli et permet de propager et de reflechir une onde ultrasonore sans attenuation. Des zones de fortes et faibles amplitudes de pression sont clairement mises en evidence a l'interieur d'un reacteur, de meme que l'hydrodynamique d'un tel systeme est identifiee. Parallelement, une activite experimentale permet d'observer, et de quantifier les phenomenes induits en vue de valider les modeles choisis. La qualification des reacteurs (28 a 550 khz) concus et fabriques pour l'occasion, s'effectue a l'aide de photographies de chimiluminescence. L'utilisation du cinema rapide conduit a l'identification des differents types de cavitation. L'emploi de la velocimetrie laser (piv) se montre performante, et la comparaison avec les resultats numeriques est tres satisfaisante. L'interet industriel des ultrasons provient de l'essor de la sonochimie. Les modeles utilises permettent deja de dimensionner des reacteurs existant et de concevoir de nouveaux systemes de sonification. La meilleure connaissance du phenomene de cavitation et de ses modes d'action permet d'envisager de nouveaux procedes.

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  • Détails : 1 vol. (165 p.)
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