Séminaire ICube-MSII : La mécanique des fluides à seuils : plongée au coeur des pâtes, boues et gels

Philippe COUSSOT, professeur, chercheur au laboratoire Navier de l’Université Paris-Est et responsable de la chaire solutions innovantes pour un habitat durable et responsable, fera une présentation de ses travaux de recherche, le jeudi 10 décembre 2015 à 13h30 au pôle API dans l'amphithéâtre A207 à Illkirch. L'INSIS a décerné la Médaille d'argent du CNRS cette année à M. Coussot pour la qualité et l'importance de ses travaux de recherche.

Titre : La mécanique des fluides à seuils : plongée au coeur des pâtes, boues et gels

Département : Mécanique (D-M)

Résumé : On a l’habitude de distinguer deux principaux états de la matière « dense » : les solides et les liquides. A côté de ces matériaux « simples » on trouve un ensemble assez vaste de matériaux au comportement intermédiaire, les milieux pâteux, qui empruntent leurs propriétés en partie aux solides et en partie aux liquides. Ce sont notamment les mousses, les gels, les crèmes, les compotes, les purées, les sauces (vinaigrette, mayonnaise, ketchup,…), le chocolat fondu, les boues de forage, les peintures, ciments, bétons, bitumes, ainsi que les très nombreuses pâtes utilisées dans l’industrie pour la fabrication et la mise en forme de produits particuliers (biscuits, céramiques, …). Le point commun de tous ces matériaux est qu’ils ne sont capables de s’écouler inexorablement (donc de devenir « liquide ») que lorsqu’on leur applique un effort suffisant, sinon ils restent « solides. C’est ce qui fait principalement l’intérêt pratique de ces matériaux : on peut leur donner la forme que l’on veut (ou presque), ils conservent ensuite cette forme. Mais en y regardant de plus près la mécanique des fluides à seuil réserve bien des surprises…

Dans des écoulements simples, par exemple dans un tube, il est facile de montrer que le fluide est dans un état liquide le long de la paroi mais solide au centre (écoulement dit «bouchon »). En fait, dans la plupart des écoulements des régions solides et des régions liquides coexistent, mais dans des géométries complexes il est très délicat de localiser les zones solides, même par simulation numérique, ce qui est pourtant crucial pour caractériser l’écoulement. Les observations internes par PIV ou IRM fournissent parfois des résultats étonnants concernant la distribution de ces zones : lors du déplacement d’un objet solide à travers un bain de fluide à seuil une « couche-limite » liquide se forme le long de l’objet ; dans un milieu poreux un fluide à seuil semble perdre complètement son caractère solide ; un objet dense en suspension dans un fluide à seuil en écoulement sédimente immédiatement comme dans un fluide newtonien. Dans certains écoulements transitoires les déformations élastiques dans les régions solides jouent un rôle essentiel vis-à-vis des caractéristiques globales de l’écoulement : elles « prennent en charge » une partie significative du mouvement. Enfin, pour les fluides à seuil « thixotropes » la transition entre le régime solide et le régime liquide peut être beaucoup plus violente, conduisant à la liquéfaction brutale du matériau ou bien au développement de bandes de cisaillements.

Il s'agit d'un séminaire conjoint MS2I et ICube.
Ce séminaire n'est pas adressé à un public de spécialistes mais adapté pour chacun d'entre nous puisse y assister.