| Interaction d'une onde de souffle avec une mousse liquide : atténuation et rupture (Interaction between a blast wave and a liquid foam: mitigation and rupture) Monloubou, Martin - (2015-10-14) / Université de Rennes 1 - Interaction d'une onde de souffle avec une mousse liquide : atténuation et rupture
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Cantat, Isabelle; Dollet, Benjamin Discipline : Physique Laboratoire : Institut de Physique de Rennes Ecole Doctorale : Sciences de la matière Classification : Physique Mots-clés : fluides complexes, Mousse, Bulles, Onde de choc, Dissipation, Thermique, Acoustique, Rupture
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Résumé : Les mousses liquides sont utilisées dans de nombreux domaines de la vie quotidienne. Leur excellente capacité à dissiper de l'énergie en fait également des matériaux très utilisés dans le domaine militaire pour atténuer les ondes de souffle émises lors d'une explosion. Dans cette thèse, nous avons conçu un dispositif expérimental original nous permettant de visualiser la déformation d'une mousse liquide lors de l'impact d'une onde de souffle en sortie d'un tube à choc. Nous mesurons la surpression en plusieurs points de la mousse, sur une gamme de 5 à 50 kPa. Nous mettons en évidence une atténuation de pression qui augmente avec la taille des bulles puis sature, tous les autres paramètres, notamment la fraction liquide, étant maintenus constants. Ces résultats sont interprétés avec un modèle de dissipation thermique à l'échelle de la bulle suggérant l'existence d'un maximum d'atténuation pour une taille de bulles donnée. Nous caractérisons ensuite la vitesse de propagation de l'onde au sein de la mousse. Aux petites amplitudes, la vitesse suit le modèle de Wood, basé sur une propagation linéaire dans un milieu continu effectif. Aux plus hautes amplitudes, nous mettons en évidence l'apparition d'un régime non linéaire, avec une vitesse de propagation plus importante et une atténuation plus faible, ces deux phénomènes étant retrouvés à la fois théoriquement et numériquement. Près de la source, la mousse est détruite par le choc. Nous terminons notre étude avec des résultats plus qualitatifs sur la quantité de mousse détruite et la vitesse de propagation du front de rupture, visualisées pour la première fois dans une mousse tridimensionnelle. Abstract : Liquid foams are used in various domains in our everyday life. Their excellent ability to dissipate energy makes foams widely used in the military domain to mitigate blast waves produced after an explosion. In this Thesis, we have designed an original experimental setup allowing us to image the deformation of a liquid foam after the impact of a blast wave exiting a shock tube. We also measure the overpressure in the foam, within a range of 5 to 50\,kPa. We evidence a pressure attenuation, increasing and then saturating at increasing bubble size, while all the other parameters of the foam, especially liquid fraction, are kept constant. Those results are interpreted with a thermal dissipation model at the bubble scale, suggesting the existence of a maximum dissipation for a given bubble size. We then characterise the wave velocity in the foam. At small amplitudes, the velocity follows Wood's model, based on linear propagation in an effective continuous medium. At greater amplitudes, we show the apparition of a non-linear regime, with a higher propagation velocity and a lower attenuation, those two features being captured theoretically and numerically. Close to the source, the foam is destroyed by the shock. We close our study with more qualitative results on the quantity of destroyed foam and the propagation velocity of the rupture front, which have been evidenced for the first time in a three-dimensional foam. | |||