Contributions théorique et expérimentale à l'étude du drainage d'une mousse aqueuse

par Marc Durand

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Techniques et industries diverses

Sous la direction de Dominique Langevin.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Ce manuscrit de thèse présente un ensemble de travaux à la fois théoriques et expérimentaux portant sur le drainage d'une mousse aqueuse. L'influence de trois paramètres est étudiée: la viscoélasticité de surface, la taille des bulles et le désordre. Deux dispositifs expérimentaux permettant l'étude du drainage d'une mousse ont été réalisés; le premier basé sur la mesure de la répartition du liquide par mesure de la conductivité, et le second basé sur la mesure de la répartition du liquide par diffusion multiple de la lumière. Ces deux dispositifs nous ont permis de mettre en évidence l'effet de la viscoélasticité sur le drainage de la mousse, et ainsi de réconcilier de façon qualitative les deux modèles théoriques du drainage existants. De plus, ces expériences ont montré que la taille des bulles avait également une influence sur le régime de drainage. Ce résultat peut être compris en termes de compétition entre la dissipation de surface et la dissipation de volume. Des mesures de la tension dynamique de surface ont également été effectuées avec la technique de la goutte pendante. Nous prouvons ainsi que la surface reste localement en équilibre thermodynamique avec le volume. Sur le plan théorique, un nouveau modèle du drainage tenant compte explicitement des paramètres viscoélastiques de surface et de la taille des bulles est proposé. La dépendance du drainage avec ces paramètres est qualitativement en accord avec les résultats expérimentaux obtenus. Enfin, une étude de l'influence du désordre a été entreprise en calculant la conductivité effective de mousses périodiques vérifiant les lois de Plateau. La conclusion de cette étude est qu'il est légitime de ne pas tenir compte des lois régissant la structure locale de la mousse dans le calcul du drainage ou de la conductivité de la mousse. Ce résultat vient du fait que les lois de Plateau imposent d'elles-même une distribution uniforme de l'orientation des bords de Plateau dans la mousse.


  • Résumé

    In this thesis manuscript, we report theoretical and experimental results on drainage of an aqueous foam. The effect of three parameters has been studied: the surface viscoelasticity, the bubble size and the disorder. Two experimental setups were built to study foam drainage, the first one based on conductivity measurements and the second based on multiple light scattering. These two experimental setups allowed us to prove the effect of surface viscoelasticity on foam drainage, and by this way to reconcile the two established theoretical models of drainage. Moreover, these experiments have shown the influence of bubble size on drainage. This is understood in terms of competition between surface and bulk dissipation. Furthermore, measurements of dynamic surface tension have been carried out with the pendant drop method. This has shown that surface and bulk are in a local thermodynamic equilibrium. With regards to theoretical aspects, we have presented a new drainage model including viscoelastic parameters and bubble size, qualitatively in agreement with our experimental results. Finally, the influence of disorder was studied by calculating the effective conductivity of periodic foam structures which match the Plateau's laws. The conclusion of these calculations was that we can neglect rules governing the local foam structure for calculating drainage or conductivity of a foam. This result comes from the fact that Plateau's laws lead to a uniform distribution in Plateau border orientation in foam.

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Informations

  • Détails : 160 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.155-159.

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  • Bibliothèque : Université de Montpellier. Bibliothèque du LMGC.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH-DUR-02
  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)62
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