Soutenance de Lauren Rose

Nous présentons une étude expérimentale de l’écoulement d’une mousse 2D (une monocouche de bulles) confinée dans une cellule de Hele-Shaw. Le milieu modélise une fracture ouverte rendue inhomogène par la présence d’un défaut local réduisant ou augmentant l’écartement de la cellule. Ce défaut fait varier la perméabilité du milieu et perturbe l’écoulement. Le suivi des bulles par transparence de la cellule permet alors la mesure des champs moyens de vitesse et de déformation, ainsi que la répartition des événements plastiques. Ces champs sont ensuite analysés en fonction des différents paramètres de contrôle du milieu, de l’écoulement, du défaut et de la mousse, que nous avons fait varier extensivement dans de nombreuses expériences. Nous retrouvons la forte asymétrie amont-aval caractéristique des écoulements de fluides viscoélastiques en présence d’un obstacle plein, et confirmons son origine élastique (contrôlée par la fraction liquide de la mousse). Nous montrons une forte corrélation linéaire des profils longitudinaux de vitesse et de déformation dans les régions loin en amont (lorsque la mousse se charge élastiquement) et en aval (lorsqu’elle relaxe) de l’obstacle plein ou partiel. Nous mettons également en évidence l’importance de la friction contre les plaques pour des confinements ou débits forts, faisant émerger des sillages positifs, à la suite d’une expansion locale, couplés à une orientation des bulles orthogonale à l’écoulement, ou encore des distorsions particulières de bulles. Par ailleurs, nous quantifions la perméabilité du défaut en fonction de l’écartement, en étudiant le rapport de la vitesse dans le défaut et de la vitesse moyenne dans la cellule loin du défaut. Nous examinons enfin, dans une étude indépendante, la dynamique de l’interface d’un fluide simple confiné, entrant et sortant d’un obstacle local partiel, en mettant en évidence une hystérésis lors de cycles d’imbibition et de drainage.