Le Prix de thèse 2012 décerné par le Groupe (...)

Rubrique : Nice Universitaire

Les travaux de thèse menés par Frédéric Blanc ont été récompensés par le Groupe Français de Rhéologie. Cette étude, développée au sein du projet "Rhéologie locale des suspensions concentrées" et dirigée par Élisabeth Lemaire, a porté sur l’étude de la rhéologie et microstructure des suspensions concentrées non browniennes. Ce prix a été remis lors du 47e congrès annuel du Groupe Français de Rhéologie qui s’est tenu à Pau, du 29 au 31 octobre 2012.

Résumé de la thèse

De part leur ubiquité et les nombreux paramètres physiques les caractérisant, les suspensions concentrées (i.e. la dispersion de grains solides dans une matrice fluide) présentent des propriétés rhéologiques vastes et complexes. Cette étude se limite à des suspensions modèles de sphères rigides non colloïdales immergées dans un fluide newtonien, et à des écoulements où l’inertie et le mouvement brownien peuvent être négligés.

Ce manuscrit présente une étude expérimentale de la microstructure des suspensions non-browniennes en écoulement et de son lien avec leur réponse rhéologique. Il explore le rôle important joué par les contacts dans la réponse mécanique de ces matériaux. Deux dispositifs expérimentaux ont pour cela été mis au point. Le premier, dit de rhéométrie locale, accède aux champs de vitesse de l’écoulement et aux quantités rhéologiques du matériau par le biais d’une technique de vélocimétrie par imagerie de particules. Le second permet, grâce au suivi individuel des sphères solides, de réaliser une mesure directe de la microstructure de la suspension. Une étude en rhéométrie locale du régime transitoire mesuré après une inversion de cisaillement montre que la viscosité d’une suspension chute avant de revenir à la valeur du régime permanent. Alors que la viscosité à l’état stationnaire diverge avec une loi de puissance d’exposant -2 lorsque la concentration s’approche de la concentration de blocage, la viscosité minimale diverge avec un exposant -1. Ce résultat, mis en parallèle avec d’autres études de la littérature, montre le rôle important des contacts et de la microstructure sur la rhéologie des suspensions.

La microstructure est étudiée à travers la fonction de distribution de paires. Pour des suspensions diluées, l’asymétrie amont-aval et l’inclinaison de la zone de déplétion est très bien reproduite par un modèle à deux particules et apportent une preuve d’un contact entre les sphères via les rugosités. A forte concentration, en plus d’une inclinaison de la zone de déplétion vers l’axe de dilatation, il apparaît une zone d’accumulation dans la direction de la vitesse qui traduit l’existence de doublets de particules orientés préférentiellement dans la direction de l’écoulement.

La thèse est disponible sur TEL.

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P.-S.

L’adresse originale de cet article est http://actualite.unice.fr/spip.php?...