| Resumé |
Cette thèse porte sur les écoulements capillaires de suspensions granulaires. Les suspensions, mélanges hétérogènes de particules dans un fluide, sont omniprésentes dans notre environnement et dans l'industrie (sang, avalanches, cosmétiques, ciment). On parle de suspensions granulaires lorsque l'agitation des particules est négligeable. Contrairement à la plupart des études qui traitent des cas de grands volumes de suspensions sans surface avec l'air, mes travaux de recherche portent sur les écoulements millimétriques de suspensions couplés avec une interface dynamique. Ces écoulements sont alors qualifiés de capillaires puisque dominés par les forces de capillarité au niveau de l'interface. Les particules en suspensions interagissent alors avec une interface qui les confine ^plus ou moins selon leur taille. Mon approche, basée sur les expériences, est approfondie par des réflexions théoriques sur les ingrédients-clé de la modélisation de ces systèmes. J'ai d'abord étudié la façon dont ces suspensions s'étalent sur une surface et montré que les particules peuvent être utilisées comme sondes pour comprendre comment la dissipation d'énergie se produit dans le liquide en jouant astucieusement sur leur taille. Ainsi, mon travail enrichit nos connaissances sur les suspensions granulaires, mais aussi celles sur le mouillage dynamique en général. En particulier, j'ai montré expérimentalement que les lois classiques de Tanner et Cox-Voinov s'appliquent toujours avec des viscosités effectives qui peuvent dépendre de différents paramètres. Mon deuxième projet explore l'effet des particules dans des films minces instables sous l'effet de la gravité. Cette instabilité de Rayleigh-Taylor sélectionne un motif hexagonal plus instable pour un fluide continu, caractérisé par une longueur d'onde et un temps de croissance. Lors de l'ajout de particules, l'instabilité semble présenter deux régimes : pour des petites particules, l'instabilité ne diffère du fluide simple que par sa vitesse de croissance. Pour les plus grosses particules, l'instabilité est inhibée. En plus d'étoffer notre compréhension de ces phénomènes, ces résultats ouvrent la voie à la stabilisation de films minces par ajout de particules. |