Étude expérimentale de la ségrégation d'un liquide binaire par une bulle de cavitation acoustique

par Romain Grossier

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Fabienne Espitalier.

Soutenue en 2006

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    La cristallisation assistée par ultrasons a été étudiée pour une large variété de produits depuis quelques décennies. Ces études mettent en évidence une influence claire des ultrasons sur la nucléation, attribuée de façon incertaine au phénomène de cavitation acoustique. La présente étude propose une hypothèse de ségrégation des espèces autour d’une bulle de cavitation, provoquée par le gradient de pression engendré par ses oscillations radiales. La résolution analytique de l’équation de transport incluant cet effet de diffusion forcée met en évidence une ségrégation possible des molécules, aggrégats moléculaires ou nano-particules au voisinage de la bulle, dans des conditions d’insonification typiques. Une expérimentation utilisant soit la fluorescence induite par nappe laser, soit l’ombroscopie, a été mise au point et testée pour observer ce phénomène de ségrégation dans une cellule de lévitation de bulle unique, remplie d’un mélange d’eau et de nanocristaux, fluorescents ou non.

  • Titre traduit

    Experimental study of binary solution segregation by a acoustic cavitation bubble


  • Résumé

    Ultrasound-assisted crystallization has been studied for a large variety of products over the last decades. These studies demonstrate a clear influence of ultrasounds on nucleation, which is loosely attributed to acoustic cavitation. The present study proposes an hypothesis of species segregation around a cavitation bubble, driven by the pressure gradient arising from its radial motion. The analytical solution of the transport equation accounting for this forced diffusion process predicts a possible segregation of molecules, clusters of molecules, or nanoparticles in the vicinity of the bubble, in typical insonification conditions. An experiment using either plan-laser induced fluorescence, or shadowscopy , has been designed and tuned in order to evidence this segregation phenomenon in a single-bubble levitation cell, filled with fluorescent nano-crystals, either fluorescent or not, dispersed in water.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (152 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 143-148

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  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06INPT054H/2
  • Bibliothèque : Ecole des Mines d'Albi. Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C170-GRO
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