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Doctorant.e en mécanique des fluides (H/F)


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Informations générales

Référence : UMR5306-MARLEM-001
Lieu de travail : VILLEURBANNE
Date de publication : vendredi 7 septembre 2018
Nom du responsable scientifique : Anne-Laure Biance
Type de contrat : CDD Doctorant/Offre de thèse
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2018
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 1 768,55 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les mousses liquides sont des assemblées de bulles de gaz dans une matrice liquide savonneuse. Ce sont des matériaux recherchés dans les applications pour leur légèreté (mousses anti-incendie), leur grande surface spécifique (dépollution) ou leur caractère isolant (précurseurs de matériaux de construction poreux). Les propriétés mécaniques macroscopiques de ces fluides (rhéologie et stabilité) dépendent de la nature des molécules tensioactives de savon utilisées pour fabriquer la mousse, mais ce lien micro/macro reste encore incompris. Nous proposons donc d'étudier comment les écoulements à l'échelle des bulles dans une mousse sont affectés par la présence de tensioactifs.
Dans les mousses liquides, l'écoulement est couplé au mouvement et à la déformation des bulles, qui affectent la distribution de tensioactifs, laquelle agit en retour sur l'écoulement en modifiant les conditions aux limites à l'interface liquide-gaz. Simuler cette dynamique nécessite de suivre le mouvement des interfaces et leur couplage avec la mécanique des fluides et le transport des tensioactifs. Nous avons donc récemment étendu un code numérique (level-set) de dynamique des fluides diphasique pour prendre en compte l'effet de tensioactifs, ce qui nous a permis d'obtenir des premiers résultats sur la dynamique d'amas de bulles cisaillées . A l'aide de cet outil, nous pouvons caractériser la rhéologie d'un amas de bulles et la comparer aux résultats existants sur les mousses macroscopiques2.

L'objectif de la thèse proposée est d'étendre ces simulations à des systèmes plus représentatifs des mousses rencontrées dans la vie quotidienne, qui sont 3D et contiennent beaucoup plus de gaz. Par ailleurs, nous prendrons en compte un nouvel ingrédient qui est la viscosité de surface due à la présence des molécules de savon. Enfin, nous chercherons à comprendre les mécanismes de coalescence (fusion de bulles) menant à la déstabilisation des mousses, en introduisant dans ces simulations numériques un critère physique de rupture local.

Contexte de travail

La thèse sera effectuée au sein de l'institut Lumière Matière (Université Claude Bernard Lyon 1- CNRS) (ED Matériaux).

La thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration interdisciplinaire entre l'équipe « Liquides et interfaces » de l'Institut Lumière Matière (encadrants : M. Le Merrer, A-L Biance, F. Detcheverry) et le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (P. Spelt). Elle s'inscrit dans le cadre du projet ANR Surfbreak associant 3 laboratoires (ILM-LMFA-LEGI Grenoble) qui vise à élucider le rôle des tensioactifs sur la dynamique de rupture d'interfaces liquides-gaz.

Informations complémentaires

Le candidat devra posséder un diplôme de master ou équivalent en mécanique des fluides, si possible avec une expérience en simulation numérique. Maîtrise de l'anglais impérative.

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