Stabilité et formation de jets dans les bulles cavitantes

Overview & Synopsis

Ce mémoire est consacré à la description d'une technique nouvelle permettant une résolution numérique précise et efficace des équations de Navier--Stokes en présence d'interfaces et de surfaces libres. Une première partie est consacrée à la présentation des principes généraux de la méthode appliquée au cas d'écoulements diphasiques. Une attention particulière est accordée au traitement des termes liés à la tension de surface. La méthode est ensuite formalisée dans le cas d'écoulements avec surfaces libres. Plusieurs tests de validation sont présentés incluant : ondes capillaires planes, modes d'oscillation de gouttes, instabilité de Rayleigh--Taylor, montée de bulles dans un liquide. Deux applications principales sont considérées dans les chapitres suivants : sonoluminescence et cavitation. Nous nous intéressons plus particulièrement au couplage entre oscillations radiales et translationelles dans les bulles en lévitation acoustique ainsi qu'à la stabilité des modes de déformation non--sphériques des bulles sonoluminescentes. La formation de jets dans les bulles de cavitation près de parois solides est simulée numériquement et comparée aux séquences photographiques expérimentales. Une étude paramétrique détaillée des effets de la viscosité sur la formation et la vitesse d'impact du jet est effectuée.