Une mousse liquide est constituée de bulles de gaz piégées dans une matrice liquide. Cette structure «molle » confère aux mousses des propriétés hydrodynamiques complexes qui se manifestent d'une part par un couplage entre élasticité et plasticité et d'autre part par un écoulement de liquide à l'intérieur même de leur structure (drainage). La première partie de ce manuscrit porte sur le comportement élastique des mousses. Grâce à l'utilisation d'une nouvelle définition statistique du tenseur de déformation, nous avons pu ré-analyser une expérience de cisaillement d'une mousse de savon quasi bidimensionnelle dans une cellule de Couette par G. Debrégeas et montré qu'il était possible de caractériser l'état de déformation élastique d'une mousse même dans le régime plastique. Nous avons aussi étudié la réponse élastique d'un bord de Plateau unique issue de la jonction de trois films de savon s'appuyant sur un cadre rigide Dans la seconde partie de ce manuscrit, nous nous intéressons au drainage d'une mousse de ferrofluide. En dopant la phase liquide de la mousse en nanoparticules magnétiques, il est possible d'ajouter aux forces capillaires et gravitationnelles, des forces magnétiques contrôlables depuis l'extérieur via le champ magnétique. Nous avons pu montrer qu'un champ magnétique homogène modifiait la structure de la mousse en introduisant une anisotropie dans la section des bords de Plateau. Cet effet permet d'expliquer le ralentissement ou l'accélération du drainage magnétique sous l'effet d'un champ magnétique constant. Enfin, nous étudions les effets de gradients de champ magnétique sur la structure de mousses de ferrofluide confiné.

Nous étudions expérimentalement différentes configurations du transport de particules solide dans le réseau de canaux fluides (bords de Plateau) d’une mousse liquide. Dans un premier temps, la perméabilité de la mousse est mesurée à l’échelle d’un canal fluide puis de l’ensemble du réseau de canaux pour deux solutions moussantes conférant des mobilités interfaciales significativement différentes. Un modèle d’écoulement, basé sur une description fine de la géométrie des canaux de la mousse ainsi que sur un nombre de Boussinesq constant pour une solution donnée, permet de rendre compte de tous les résultats expérimentaux sur une large gamme de fraction volumique de liquide. Dans un second temps nous mesurons, à l’échelle d’un canal fluide, la vitesse d’une particule convectée par le liquide pour différents rapports d’aspect particule / canal. Pour des petits rapports d’aspects, nous mesurons des vitesses de particules anormalement faibles. Ces mesures nous permettent de mettre en évidence des contre-écoulement à la jonction du bord de Plateau et des films. Pour expliquer cet effet, nous proposons un modèle de recirculation du tensioactif faisant intervenir l’élasticité de Gibbs. Nous abordons ensuite le cas d’une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous abordons ensuite le cas d’une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous montrons que le seuil de rétention de la particule est déterminé par l’équilibre des forces hydrodynamique et capillaire. Finalement, le cas du colmatage d’un nœud de mousse est abordé / We study experimentally different particle transport configurations in fluid microchannels network (Plateau borders) of aqueous foams. At first, foams permeability is measured at the scale of a single channel and of the whole foam network for two soap solutions known for their significant different interface mobility. Experimental data are well described by a model that takes into account the real geometry of the foam and by considering a constant value of the Boussinesq number for each soap solutions. Secondly, the velocity of one particle convected in a single foam channel is measured for different particle / channel aspect ratio. For small aspect ratio, counterflows that are taking place at the channel’s corners slow down the particle. A recirculation model in the channel foam films is developed to describe this effect. To do this, the Gibbs elasticity is introduced. Then, the threshold between trapped and released of one particle in liquid foam are carried out. This threshold is deduced from hydrodynamic and capillary forces equilibrium. Finally, the case of a clog foam node is adressed

Nous étudions expérimentalement différentes configurations du transport de particules solide dans le réseau de canaux fluides (bords de Plateau) d'une mousse liquide. Dans un premier temps, la perméabilité de la mousse est mesurée à l'échelle d'un canal fluide puis de l'ensemble du réseau de canaux pour deux solutions moussantes conférant des mobilités interfaciales significativement différentes. Un modèle d'écoulement, basé sur une description fine de la géométrie des canaux de la mousse ainsi que sur un nombre de Boussinesq constant pour une solution donnée, permet de rendre compte de tous les résultats expérimentaux sur une large gamme de fraction volumique de liquide. Dans un second temps nous mesurons, à l'échelle d'un canal fluide, la vitesse d'une particule convectée par le liquide pour différents rapports d'aspect particule / canal. Pour des petits rapports d'aspects, nous mesurons des vitesses de particules anormalement faibles. Ces mesures nous permettent de mettre en évidence des contre-écoulement à la jonction du bord de Plateau et des films. Pour expliquer cet effet, nous proposons un modèle de recirculation du tensioactif faisant intervenir l'élasticité de Gibbs. Nous abordons ensuite le cas d'une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous abordons ensuite le cas d'une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous montrons que le seuil de rétention de la particule est déterminé par l'équilibre des forces hydrodynamique et capillaire. Finalement, le cas du colmatage d'un nœud de mousse est abordé

Ce travail présente l'étude expérimentale du transport de liquide et de particules dans la mousse à l'échelle locale. <br />Les mousses contenant des particules se rencontrent dans de nombreuses applications industrielles. Il existe de nombreux articles sur le problème de l'attachement et l'étude des collisions entre les particules et les bulles. Mais le problème des particules véhiculées dans la phase liquide d'une mousse n'a pas été étudié. L'originalité de ce travail de thèse consiste à réaliser des mesures à l'échelle d'un bord de Plateau, en se focalisant sur l'influence du tensioactif. Cette étude permet d'obtenir de nouveaux résultats et d'éclairer les désaccords entre expériences et théories. <br />Nous avons développé un appareil, le Plateau Border Apparatus, pour un double objectif : l'étude du transport de liquide et la caractérisation de la mobilité de l'interface. L'épaisseur des films, la forme de la section du bord de Plateau ainsi que les pertes de charges ont été mesurées à débits imposés. Ensuite, la viscosité de surface est extraite par ajustement à partir de ces valeurs. <br />Les mesures de la viscosité de cisaillement de surface obtenue avec le PBA ont mis en évidence deux régimes « interface rigide/mobile » et des contradictions avec les expériences de drainage d'une mousse. <br />La rhéologie interfaciale des solutions utilisées étant ainsi connue, il a été alors possible d'étudier expérimentalement l'effet de la mobilité des interfaces sur la sédimentation et l'entraînement des particules dans un bord de Plateau. L'effet de la position de la particule sédimentant est important. La particule permet de sonder la mobilité de l'interface et de corroborer les résultats de viscosité de surface obtenus par le PBA. Nous avons montré ensuite que l'entraînement des particules dépend de l'interface.<br />Le PBA est un nouvel outil pour l'étude des mousses qui a l'avantage, par rapport à la balance de Sheludko, de travailler en dynamique et non pas à l'équilibre.

Je reporte ici une étude expérimentale sur la réorganisation inertielle de liquide dans un microcanal, constitutif des mousses liquides, appelé le bord de Plateau qui est soutenu par trois films de savon. Deux perturbations sont appliquées sur un bord de Plateau. Premièrement, une goutte y est ajoutée. La viscosité du liquide et taille initiale du bord de Plateau et de la goutte sont variés. La redistribution du liquide ajouté est pilotée par les forces capillaires. On observe un régime inertiel où un ressaut hydraulique capillaire se déplace à vitesse et géométrie constantes dans le bord de Plateau. Ce régime est décrit théoriquement et révèle le rôle majeur joué par les films de savon. On observe aussi un régime dominé par les effets visqueux où le liquide ajouté est redistribué selon une dynamique de type diffusive. La transition entre les deux régimes dépend des paramètres de contrôle du système et est caractérisée. La seconde perturbation est acoustique. Une plaque vibrante perturbe le bord de Plateau et les films. La taille du bord de Plateau, la fréquence et l’amplitude de forçage sont variées. Une onde de flexion se propage dans les films qui ont le bord de Plateau pour condition limite fixe ou libre selon sa masse. A haute amplitude, un régime non linéaire apparaît et le liquide dans le bord de Plateau se réorganise en trois zones de taille et d’amplitude d’oscillation très contrastées. Dans chacune des zones, le déphasage entre l’onde dans le film et l’onde dans le bord de Plateau est différent. Le système couplé du film et du bord de Plateau est modélisé par un oscillateur forcé dont la fréquence propre dépend de la fréquence de forçage. / I report an experimental study of inertial liquid reorganization into a liquid foam microchannel, also called a Plateau border supported by three soap films. Two perturbations are applied on the Plateau border. Firstly, a liquid drop is injected. Liquid viscosity, drop size and Plateau border size are changed. The liquid redistribution is drived by capillary forces. We observe an inertial regime where a capillary hydraulic jump move on the Plateau border with a constant shape and a constant velocity. This regime is modeled and shows the importance of soap films. We also observe a viscous-dominated regime where the added liquid is redistributed with a diffusive-like dynamic. The transition between the two regimes is investigated and qualitatively accounted for. Secondly, the Plateau border and the three films are vibrated by a plate. A bending wave is shown to propagate in the soap films with the Plateau border for free or fixed limit conditions according to its mass. For high amplitudes, a non linear regime appears and the liquid inside the Plateau border is redistributed along three zones of very contrasted size and oscillation amplitudes. In each zone, the phase difference between the wave in soap films and the wave in Plateau border is different. The system composed of films and the Plateau border is modelled by a forced oscillator with a resonance frequency which depends on the forced frequency.