Caractérisation par rétrodiffusion ultrasonore des interactions entre particules dans un champ de cisaillement : application a des suspensions de globules rouges susceptibles de s'agréger

par Leïla Haïder

Thèse de doctorat en Sciences physiques

Sous la direction de Michel Boynard.

Soutenue en 1998

à Paris 5 .

Le président du jury était P Perretti.

Le jury était composé de P Perretti, Patrick Snabre, J.-C. Leliévre, P. Mills, Paul Laugier.

Les rapporteurs étaient Patrick Snabre, J.-C. Leliévre.


  • Résumé

    Ce travail traite de la rétrodiffusion d'une onde ultrasonore par une suspension concentrée de globules rouges agrégés en vue de préciser les mécanismes de rupture réversible des agrégats dans un écoulement de cisaillement et de déterminer l'énergie d'adhésion des particules. Cette étude prend en compte les phénomènes de diffusion dépendante de l'onde ultrasonore dans un milieu de faible épaisseur acoustique, la structure fractale des agrégats et la rhéologie complexe des suspensions concentrées pour une interprétation physique des signaux ultrasonores. Dans le cadre de la diffusion de Rayleigh et des milieux de faible épaisseur acoustique nous proposons un modèle physique pour estimer la rétrodiffusion ultrasonore par une suspension concentrée et faiblement diffusive d'agrégats fractals en équilibre dynamique dans un champ de cisaillement. Nous introduisons un modèle de référence a partir duquel nous déduisons le coefficient de rétrodiffusion ultrasonore normalise en régime de diffusion dépendante. Les propriétés fractales des agrégats au repos ou dans un champ de cisaillement peuvent influer sur la diffusion des ondes ultrasonores par la suspension de globules rouges agrégée. Nous considérons alors les mécanismes de rupture des agrégats fractals en interaction hydrodynamique dans un champ de cisaillement et nous relions le coefficient de rétrodiffusion ultrasonore a la contrainte de cisaillement. Nous aboutissons ainsi a une expression du coefficient de rétrodiffusion ultrasonore en fonction de la contrainte de cisaillement ou interviennent deux paramètres de structure et la contrainte critique de désagrégation de la suspension qui dépend essentiellement de l'énergie d'adhésion et de la taille des particules. Dans le cas d'une suspension au repos, le coefficient de rétrodiffusion ultrasonore normalise dépend seulement de la fraction volumique en particules et de la dimension fractale des amas. Pour une suspension en écoulement, la contrainte de cisaillement, les interactions adhésives et le paramètre de rupture déterminent le coefficient de rétrodiffusion ultrasonore normalise qui varie comme le volume des agrégats avec pour conséquence une faible dépendance du coefficient de rétrodiffusion ultrasonore avec la dimension fractale des amas. Ce point représente un des avantages majeurs de la technique ultrasonore par rapport aux techniques optiques sensibles a une surface de diffusion par unité de volume et par la suite a la dimension fractale des agrégats. L'analyse des signaux ultrasonores en fonction de la contrainte de cisaillement permet de remonter a une contrainte critique de désagrégation. En accord avec l'hypothèse de milieu effectif, la détermination de la contrainte critique de désagrégation, indépendante de la fraction volumique en globules rouges est représentative de l'énergie d'adhésion, en bon accord avec les prévisions expérimentales obtenues en réflectométrie laser. En raison du moindre pouvoir dispersif des écoulements de cisaillement, la relation entre la contrainte critique de désagrégation et l'énergie de surface fait toutefois intervenir un facteur d'efficacité hydrodynamique. La méthode ultrasonore permet une estimation de l'énergie d'adhésion des membranes a condition de maitriser les conditions d'écoulement de la suspension et de disposer d'une information sur la viscosité de la suspension. La diffusion ultrasonore et la rhéologie sont deux méthodes différentes. Nous utilisons seulement des mesures viscosimétriques pour interpréter les signaux ultrasonores et valider le modèle acoustique.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (90 f.)
  • Notes : Avis du jury non réceptionné. Pas de reproduction
  • Annexes : Bibliogr. f. 88

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