Président du jury Buess Herman, Claudine
Promoteur De Wit, Anne
Publication Non publié, 2013-02-27
| Résumé : | Les instabilités de digitation sont des instabilités hydrodynamiques qui déforment l’interface entre deux fluides sous forme de doigts. Elles apparaissent lorsqu'un fluide plus mobile déplace un fluide moins mobile, ce qui peut être engendré par des gradients de densité (auquel cas on parlera de digitation de densité), de viscosité (digitation visqueuse) ou encore de tension de surface. Dans ce cadre, l’objectif de ce travail est d'étudier par une approche principalement expérimentale dans quelle mesure des réactions chimiques et des propriétés de mélange non idéal peuvent modifier voire induire de telles instabilités. Le but est de comprendre les dynamiques spatio-temporelles résultant de l’interaction entre réactions chimiques, diffusion, propriétés de mélange et instabilités de digitation. Pour ce faire, nous explorons expérimentalement et analysons à l’aide de modèles théoriques simples différentes dynamiques hydrodynamiquement instables dans des mélanges réactifs ou non idéaux. Nous étudions tout d’abord l’évolution de la zone de mélange non idéal entre deux fluides purs lorsque le fluide le moins dense est placé au dessus du fluide le plus dense dans le champ de gravité. Nous montrons que le fait que la densité du mélange évolue de manière non monotone en fonction de sa composition peut être la source de digitation de densité. Nous étudions ensuite l'influence de réactions chimiques simples sur la digitation de densité à l'interface entre fluides miscibles et partiellement miscibles, en clarifiant l’impact de la diffusion différentielle entre divers solutés de solutions réactives et du taux de miscibilité sur le phénomène de digitation. Dans le cas de la digitation de viscosité, nous analysons tout d'abord dans quelle mesure une réaction chimique, en induisant des profils de viscosité non monotones, peut accroître ou limiter le développement de la digitation visqueuse. Nous démontrons de plus que, dans le déplacement stable d'un fluide moins visqueux par un fluide plus visqueux, une réaction chimique peut générer de la digitation visqueuse en induisant des profils de viscosité non monotones. Enfin, nous explorons expérimentalement l’étalement de films minces réactifs sur des substrats solides. Nous démontrons que, dans certaines conditions, des réactions chimiques peuvent induire des flux convectifs de Marangoni liés à des gradients de tension superficielle qui déstabilisent le bord du film par digitation, produisant un motif fractal. |
