École Doctorale

ECOLE DOCTORALE

« Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés »

ED 468

Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de

Yanfeng GAO

le mardi 09 mai 2017 à 10h30

en Salle Clément Ader de l'ECA, Institut Clément Ader, 3 Rue Caroline Aigle, 31400 Toulouse.

Migration inertielle de particules en écoulement dans des microcanaux
Résumé:

De nombreux travaux ont démontré que la distribution spatiale de particules en écoulement dans des micro-canaux pouvait devenir hétérogène même dans des configurations d’écoulements très simples. Des sphères en suspension iso-dense, par exemple, migrent sous certaines conditions vers des positions d’équilibre préférentielles. L’exploitation de ce phénomène de migration semble prometteuse pour le développement de dispositifs innovants de séparation et d’analyse. Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes physiques qui contrôlent les trajectoires de particules anisotropes dans des écoulements confinés, afin d’en améliorer la prédiction. Nous avons dans un premier temps développé des outils expérimentaux basés sur la microscopie et le traitement d’images afin d’analyser les positions de particules en écoulement confiné dans des microcanaux de section carrée. Ces outils ont ensuite permis l’obtention de résultats originaux sur la migration latérale de particules sphériques dans des écoulements faiblement inertiels. Nous avons montré en particulier que les particules au centre du canal à faible nombre de Reynolds et à proximité du centre de chaque face à Reynolds plus élevé et que ces deux régimes co-existent pour des Reynolds intermédiaires. Parallèlement à leur migration latérale, les particules en écoulement confiné peuvent s’espacer régulièrement sous certaines conditions pour former des trains. Ce travail a donc consisté à mener une étude statistique pour quantifier et localiser la formation des trains. Il a été montré que la formation des trains était contrôlée par la configuration de l’écoulement dans le sillage des particules et que leurs caractéristiques, i.e., le pourcentage de particules en trains et la distance interparticulaire, étaient fonctions du nombre de Reynolds particulaire. Enfin, des résultats préliminaires sur le cas d’écoulements bi-disperses ont été obtenus. Pour terminer, les perspectives et développements futurs de ce travail sont dégagés.

Mots-Clés:

focalisation inertielle ; microfluidique ; interaction hydrodynamique ; suspensions ; microscopie

Etablissement d’inscription:

INSA de Toulouse

Composition du Jury:

Jean-Philippe MATAS, Professeur, Université Claude Bernard Lyon 1, Rapporteur

Farzam ZOUESHTIAGH, Professeur, Université de Lille 1, Rapporteur

Jean-Luc ACHARD, Directeur de recherche, Laboratoire des Écoulements Géophysique et Industriels, Examinateur

Stéphane COLIN, Professeur, INSA de Toulouse, Examinateur

Lucien BALDAS, Maître de Conférences, INSA de Toulouse, Directeur de Thèse

Pascale MAGAUD, Maître de Conférences, INSA de Toulouse, Directrice de Thèse