Ecoulement tri-dimensionnel de micelles géantes

par Benoît Lasne

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Jean-Marc Di Meglio et de Sandra Lerouge.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .


  • Résumé

    Nous étudions des solutions semi-diluées de micelles géantes en géométrie Couette présentant une transition vers un état en bandes de cisaillement au-delà d'une sollicitation seuil. La signature mécanique de cette transition se traduit par la présence d'un plateau en contrainte dans la courbe d'écoulement de ces solutions, associé à la formation de bandes supportant différents cisaillements. Nous nous sommes intéressés au comportement de l'interface entre ces bandes de cisaillement. L'étude aux temps courts est motivée par la proposition de modélisation de la courbe d'écoulement de ces solutions par le modèle diffusif Johnson-Segalman. Dans ce modèle, le terme dç diffusion de la contrainte viscoélastique est relié à la migration de l'interface, que nous estimons expérimentalement. Aux temps longs, nous avons observé la déstabilisation de l'interface entre ces bandes de cisaillement, dans le plan d'observation vorticité-gradient de vitesse, pour plusieurs solutions. La réponse mécanico-optique est similaire pour des solutions composées de différents tensioactifs. D'autre part, nous avons montré que la déstabilisation de l'interface est associée à la formation d'un écoulement secondaire sous la forme de cellules de convection empilées suivant la vorticité. Le scénario de base, supposant un écoulement unidirectionnel, est remis en cause par l'observation directe d'un écoulement tri-dimensionnel. L'ensemble de ces résultats suggèrent le développement de la même instabilité dans différentes solutions et nous ont amenés à envisager deux mécanismes de type « élastique » pouvant être à l'origine de l'instabilité : un mécanisme interfacial et un mécanisme en volume.


  • Résumé

    We study semi-dilute solutions of wormlike micelles in Couette geometry presenting a transition to a shear banding state beyond a shear stress threshold. The mechanical signature of this transition is reflected by the presence of a stress plateau in the flow curve of these solutions, associated with the formation of bands supporting different shear stress. We are interested in the behavior of the interface between shear bands. The study at early times is motivated by the proposed modeling of the flow curve of such solutions by the diffusive model Johnson-Segalman. In this model, the diffusion term of the viscoelastic stress is related to the migration of the interface, allowing an experimental estimation. At long times, we observed the destabilization of the interface between shear bands in the observation plan vorticity-velocity gradient for multiple solutions. The mechanical-optical response is similar to solutions composed of different surfactants. On the other hand, we have shown a destabilization of the interface associated with the formation of a secondary flow, in the form of convection cells stacked along the vorticity. The basic scenario, assuming a unidirectional flow, is challenged by direct observation of a three-dimensional flow. Taken together, these results suggest the development of the same instability in different solutions and have led us to consider two "elastic" mechanisms that may be the cause of the interface's instability: a interfacial mechanism and a bulk mechanism.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2010 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Ecoulement tri-dimensionnel de micelles géantes

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Informations

  • Détails : 1 vol. (143 p.)
  • Annexes : 151 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2010) 218
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