Etude et caractérisation de mousses aqueuses sous contrainte

De nombreuses questions subsistent quant à la nature d’une interface entre une
mousse et une solution. Ce travail concerne l’influence des conditions aux limites au
niveau d’une telle interface sur le volume de mousse lorsqu’elle est perturbée par
une contrainte extérieure. Le lien entre mousse et interface a été étudié dans deux
situations différentes : une contrainte normale et une contrainte tangentielle.
L’instabilité de Faraday permet de soumettre l’interface à une contrainte normale
périodique. L’influence de la géométrie du système a été investiguée pour une surface
libre. La modification de la longueur d’onde a été expliquée en terme d’augmentation
de l’énergie interfaciale. La perte d’énergie a également été modélisée à l’aide de
trois sources : la viscosité de la solution, la présence de molécules de surfactants
à la surface et la condition de non-glissement aux parois. L’interaction entre une
mousse et l’instabilité de Faraday est ensuite étudiée. La dissipation visqueuse est
augmentée par la présence de bulles et a pu être modélisée à l’aide de considérations
énergétiques. Il a également été montré qu’un faible nombre de couches de bulles
est suffisant pour amortir efficacement toute perturbation de l’interface.
La contrainte tangentielle est appliquée à l’interface grâce à un dispositif
inspiré des milieux granulaires permettant la rotation d’une cellule de Hele-Shaw
autour de son centre. Dans un tel dispositif, les caractéristiques de la mousse et
de l’interface varient. Deux modèles prédictifs permettent d’expliquer l’évolution
temporelle de la fraction de liquide moyenne. Des outils statistiques ont permis
de définir une relation entre les déformations des bulles et les caractéristiques
macroscopiques de la mousse. Grâce à la modélisation de l’écoulement, un lien
a été établi entre le gradient de pression interne de la mousse et la déformation
de l’interface. Finalement, nos résultats sont comparés à ceux obtenus pour des
ensembles granulaires dans un dispositif expérimental similaire.