Contribution à l'étude de la propagation des ultrasons en milieu cavitant

par Olivier Louisnard

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Schwartzentruber et de François Charru.

Soutenue en 1998

à Paris, ENSMP .


  • Résumé

    La principale limitation des procedes ultrasonores est la meconnaissance de la repartition de l'energie acoustique dans le volume a insonifier, la presence des bulles de cavitation mettant les hypotheses de l'acoustique lineaire en defaut. Le caractere non-lineaire des oscillations radiales de ces bulles constitue la premiere difficulte dans la modelisation de la propagation des ultrasons. A partir d'un modele de liquide a bulles, la non-linearite de l'onde acoustique est tout d'abord examinee numeriquement dans une geometrie monodimensionnelle, a l'aide d'un code de calcul par elements finis developpe a cet effet. La population de bulles est supposee uniforme dans l'espace et monodisperse, et le code est utilise pour differents rapports de la frequence acoustique a la frequence propre des bulles. Les resultats obtenus montrent divers couplages entre le contenu harmonique des differentes grandeurs et la longueur du domaine, mais surtout que l'amortissement spatial de l'onde augmente notablement avec l'amplitude de la source. La population de bulles n'est cependant pas une donnee du probleme, et l'hypothese de monodispersite et d'homogeneite spatiale est relaxee, en sacrifiant les aspects non-lineaires. Les phenomenes de croissance, de migration, de fragmentation et de coalescence des bulles sont quantifies, et reunis dans une equation de bilan de population, qui decrit l'auto-organisation de la population de bulles sous l'influence de l'onde acoustique. Le systeme est ferme par une equation de propagation en liquide a bulles linearisee. Le systeme obtenu presente une forme complexe, mais sa resolution pourrait etre envisageable dans un regime permanent. A defaut d'une telle resolution, une confrontation qualitative du modele obtenu a l'interpretation de l'effet d'ecran est proposee, et montre la necessite d'ajouter au modele une equation de transport de gaz dissous, et de reconsiderer la quantification des divers phenomenes dans un cadre non-lineaire.

  • Titre traduit

    ˜A œContribution to the study of propagation of ultrasounds in cavitating media


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  • Détails : 1 vol. (263 p.)
  • Annexes : 136 réf. bibliogr. Annexes

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