Academic literature on the topic 'Coalescence et rupture'

This article deals with the numerical modeling of the pulsating heat pipe (PHP) and is based on the film evaporation/condensation model recently applied to the single-bubble PHP (Das et al., 2010, “Thermally Induced Two-Phase Oscillating Flow Inside a Capillary Tube,” Int. J. Heat Mass Transfer, 53(19–20), pp. 3905–3913). The described numerical code can treat the PHP of an arbitrary number of bubbles and branches. Several phenomena that occur inside the PHP are taken into account: coalescence of liquid plugs, film junction or rupture, etc. The model reproduces some of the experimentally observed regimes of functioning of the PHP such as chaotic or intermittent oscillations of large amplitudes. Some results on the PHP heat transfer are discussed.

AbstractThe fracture of a thin metal foil constrained between alumina or sapphire blocks has been studied by a number of investigators. The systems that have been investigated include Al [1,2], Au [3], Nb [4], and Cu [5]. Except for Al/ Al2O3 interfaces, these systems exhibit a common fracture mechanism: pores form at the metal/ceramic interface several foil thicknesses ahead of the crack which, under increasing load, grow and link with the initial crack. This mechanism leaves metal on one side of the fracture surface and clean ceramic on the other. This has not been the observation in Al/ A12O3 bonds where at appropriate thicknesses of Al, the fracture appears to proceed as a ductile rupture through the metal.The failure of sandwich geometry samples has been considered in several published models, e.g., [6,71. The predictions of these models depend on the micromechanic mechanism of crack extension. For example, Varias et al. proposed four possible fracture mechanisms: (i) near-tip void growth at second phase particles or interfacial pores and coalescence with the main crack, (ii) high-triaxiality cavitation, i.e., nucleation and rapid void growth at highly stressed sites at distances of several layer thicknesses from the crack tip, (iii) interfacial debonding at the site of highest normal interfacial traction, and (iv) cleavage fracture of the ceramic. Competition among the operative mechanisms determines which path will be favored.This paper addresses the question of why the fracture of the A1/A12O3 system appears to be different from other systems by probing the fracture mechanism using X-ray tomographic microscopy (XTM). We have experimentally duplicated the simplified geometry of the micromechanics models and subjected the specimens to a well defined stress state in bending. The bend tests were interrupted and XTM was performed to reveal the mechanism of crack extension.

Foam has been used as an effective displacing fluid for gas mobility control in enhanced oil recovery (EOR) and subsurface remediation. In this study, a series of core flooding experiments are performed on cores with a wide permeability ranging from 3.3 to 2749 mD to evaluate the impact of foam quality and permeability on foam performance. It is found that the steady-state foam mobility control factor is related to permeability in a non-linear, non-monotonic manner. A full physics, mechanistic foam model is proposed by incorporating a novel flowing foam fraction relation grounded-up from pore-level observations, and a new kinetic expression of foam coalescence rate by oil based on pinch-off foam rupture mechanism into the population-balance framework of Almajid et al. (Advances in Water Resources, 2021, 150: 103877). The proposed model is applied to match foam flow experimental results in the absence and in the presence of oil. Results show that our model captures the high-quality and low-quality foam regimes observed in previous oil-free foam flow experiments. Within the medium permeability range, in the absence of oil, lower gas mobility is observed in the lower permeability core due to faster foam film thinning at higher capillary pressure, while in the presence of residual oil, the difference in foam mobility fades away due to the insignificant impact of capillary pressure on the stability of pseudoemulsion films.

A aspergilose é a principal enfermidade fúngica da clínica de aves. A forma respiratória é a de maior ocorrência, acometendo principalmente pulmões e sacos aéreos. Fungos do gênero Aspergillus spp. são encontrados normalmente na matéria orgânica em decomposição e as infecções por estes agentes geralmente se dão pela inalação dos conídeos fúngicos. Apesar de uma grande variedade de espécies animais serem acometidas pela aspergilose, as aves apresentam uma alta susceptibilidade para seu desenvolvimento, sendo mais provavelmente devido a suas particularidades anatômicas, como a ausência de diafragma, que em mamíferos atua ativamente na atividade de expulsão de partículas nas vias aéreas, além da ausência de epiglote como barreira física na aspiração de patógenos. As aves apresentam também sacos aéreos, compostos de uma fina camada de tecido conjuntivo com baixa vascularização e consequente baixo número de células inflamatórias, e a sua estrutura permite a formação de um ambiente quente e oxigenado, altamente favorável para manutenção tanto da forma vegetativa quanto esporulada de fungos do gênero Aspergillus spp. (TELL et al., 2019). O presente trabalho tem o objetivo de relatar a ocorrência de pneumonia fúngica por Aspergillus spp em uma coruja- suindara (Tyto furcata) diagnosticado pelo Laboratório de Patologia Veterinária (LPV) da Universidade Federal do Paraná (UFPR), Setor Palotina. Foi atendido no Hospital Veterinário da UFPR, Setor Palotina um macho adulto de Coruja-suindara, 210 gramas, o paciente apresentava apatia e fratura exposta em região de rádio e ulna esquerdos. Realizou-se a amputação do membro, mas após três dias de internação apresentou dispneia e evoluiu para óbito. Na avaliação macroscópica o paciente apresentava mucosas oculares acentuadamente pálidas, escore corporal baixo com evidenciação moderada de quilha e a ferida cirúrgica apresentava coloração enegrecida. A região cervical apresentava lesão com crostas superficiais que após o rebatimento da pele evidenciaram ruptura de pele e esôfago com acumulo de conteúdo alimentar de odor fétido. O fígado apresentava-se levemente pálido e vesícula biliar acentuadamente distendida e repleta. A avaliação histopatológica evidenciou em tecido pulmonar uma pneumonia granulomatosa multifocal a coalescente acentuada, com estruturas fúngicas intralesionais compatíveis com Aspergillus spp. A causa mortis do animal foi compatível com choque cardiogênico e/ou choque séptico, pela pneumonia acentuada observada e ruptura esofagica. A aspergilose pulmonar em aves são comumente observadas em aves silvestres, principalmente associadas a fatores como estresse, desnutrição e traumas que aumentam a susceptibilidade de desenvolvimento da patologia. O presente relato ressalta a necessidade da realização de exames necroscópicos e avaliação histopatológica de aves silvestres, a fim de se estabelecer a relevância da aspergilose na ornitopatologia.

Source d'émerveillement et d'inspiration poétique, la beauté éphémère des films de savon recèle des questions scientifiques fondamentales, qui ont de nombreuses répercussions pour des applications allant de la formulation des shampoings à la récupération du pétrole. L'objectif de cette thèse est de comprendre comment la vie d'un film de savon, depuis sa génération jusqu'à sa rupture, dépend des propriétés physico-chimiques des tensioactifs qui le stabilisent.Dans une première partie, je m'intéresse à la génération de films savonneux verticaux, que je modélise à l'aide d'un modèle stationnaire supposant des tensioactifs insolubles. Je montre que l'épaisseur de tels films est gouvernée à la fois par la vitesse de génération et l'élasticité de surface du film. Le modèle décrit avec succès les données expérimentales pour des tensioactifs solubles, au moins dans le cas où l'adsorption est lente. Je présente également un dispositif expérimental original permettant de générer des films stabilisés par des tensioactifs insolubles, qui constituent un système modèle prometteur.Dans un second temps, j'étudie l'évolution temporelle – i.e. le drainage et la rupture – de films liquides minces en génération continue, en commençant par le cas simplifié des liquides purs. A l'aide d'une simulation non-stationnaire, je parviens à prédire le temps de vie de films d'huile silicone fonction de la vitesse de génération, qui se montre en accord quantitatif avec les expériences. Je caractérise ensuite expérimentalement le drainage des films savonneux en fonction de différents paramètres – position dans le film, vitesse de génération et humidité ambiante – et montre l'influence de la concentration en tensioactif dTAB et de l'humidité sur le temps de vie du film. Pour terminer, j'explore l'influence de la concentration en tensioactifs sur le drainage et la rupture de bulles hémisphériques flottant à la surface d'un bain savonneux, un système se rapprochant des mousses réelles
The ephemeral beauty of soap films is not only a source of wonder and poetic inspiration, but also conceals fundamental scientific questions, which are at the heart of various applications, ranging from shampoo formulation to oil recovery. This work aims at understanding how the life of a soap film, from its generation until its rupture, is affected by the physical-chemical properties of the surfactants used to stabilise it.First, I present a stationary model describing the generation of vertical soap films, under the assumption of insoluble surfactants. I show that the film thickness is controlled by both the generation velocity and the film surface elasticity. The model successfully describes experimental data for soluble surfactants, at least when adsorption is slow. I also introduce an original experimental set up for the generation of liquid films stabilised by insoluble surfactants, which are certainly a promising model system. Secondly, I study the time evolution – i.e. the drainage and rupture – of thin films pulled from a liquid bath, starting with the simplified case of pure liquids. Implementing a non-stationary simulation, I am able to predict the lifetime of silicone oil thin films as a function of the generation velocity, which I find in quantitative agreement with experimental data. I then carry out systematic experiments to characterise the drainage of soap films for various generation velocities, environmental humidities and positions in the film. I also demonstrate the influence of dTAB concentration and humidity on film lifetime. Finally, I investigate how surfactant concentration affects the drainage and break-up dynamics of hemispherical soap bubbles at the surface of a liquid pool, which is a system somewhat closer to real foams

La rupture ductile des alliages métalliques survient suite à la nucléation, la croissance et la coalescence de microcavités. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des effets de forme et d'anisotropie plastique sur la phase de croissance des cavités. Dans un premier temps, nous implémentons numériquement le modèle de croissance de Madou et Leblond pour des cavités ellipsoïdales générales plongées dans un matériau isotrope dans un code de calcul par éléments finis, afin d'appliquer le modèle à des cas de rupture où les effets de forme sont importants. On montre que la prise en compte des effets de forme des cavités est nécessaire afin de reproduire la rupture ductile en cisaillement. Ce modèle est ensuite étendu au cas de l'anisotropie plastique, en s'inspirant des travaux de Monchiet et Benzerga. On dérive notamment un critère de plasticité macroscopique pour les matériaux anisotropes contenant des cavités ellipsoïdales générales, que nous validons par analyse limite numérique. La seconde partie de la thèse est dédiée à l'étude des effets de taille sur la rupture ductile des matériaux nanoporeux contenant des cavités sphériques ou sphéroïdales. Enfin, la troisième partie de la thèse est consacrée à l'étude des effets de forme et d'anisotropie plastique sur la phase de coalescence des cavités. Nous dérivons deux nouveaux critères de coalescence en couche que nous validons par analyse limite numérique. Cette étude nous permet de développer un nouveau critère permettant d'unifier les phases de croissance et coalescence. Enfin nous dérivons un critère de coalescence pour les matériaux anisotropes
Ductile fracture of metallic alloys occurs by the nucleation, growth and coalescence of microvoids. In a first step, we study the influence of void shape effects and plastic anisotropy on the growth phase. we implement numerically in a finite element code the void growth model of madou and leblond for ellipsoidal voids embedded in an isotropic material, in order to apply the model to ductile fracture problems involving important void shape effects. We show that the consideration of void shape effects is necessary in order to reproduce shear-dominant ductile fracture. This model is then extended to plastic anisotropy, in the spirit of the models of monchiet and benzerga. In particular, we derive a macroscopic criterion for anisotropic materials containing general ellipsoidal voids, which is assessed by finite element limite analyses. In a second step, we study the effects of void size on the ductile fracture of nanoporous materials contenant spherical or spheroidal voids. The last part of the thesis is dedicated to the study of void shape effects and plastic anisotropy on the coalescence phase. We derive two new criteria of coalescence by internal necking, which are assessed numerically. Then, we derive a new criterion that permits to unify the growth and coalescence phases. Finally we study the influence of plasticy anisotropy on coalescence by internal necking

La dispersion de gouttelettes d'alumine liquide dans les propulseurs à propergol solide du lanceur Ariane 5 est simulée par une approche lagrangienne stochastique à une particule. L'évaluation des temps de collision, plus petits que le temps de séjour moyen des gouttes dans la chambre de combustion, a conduit à l'implantation d'un module de collisions binaires dans le code PALAS. Une étude des taux de collision en écoulement turbulent et de l'efficacité de collision a permis la construction d'une procédure dans laquelle les chocs sont simulés par une succession de processus aléatoires. Les calculs ont montré que les collisions seules affectaient peu la répartition des gouttelettes dans le propulseur ainsi que la quantité de matière piégée dans la cavité formée par la tuyère intégrée. L'hypothèse d'indépendance statistique des particules au cours des chocs est discutée. Une procédure de détermination de la vitesse de la particule rencontrée prenant en compte une fonction de corrélation de vitesses a été élaborée. Les calculs effectués sur un cas test de turbulence isotrope ont permis de mettre en évidence que l'influence des corrélations de vitesses était significative si le temps de relaxation des particules était inferieur à l'échelle intégrale temporelle de la turbulence, ce qui n'est pas le cas dans les propulseurs. Les collisions entre les gouttelettes sont accompagnées de phénomènes de coalescence et de rupture secondaire. Une étude bibliographique a permis d'isoler les mécanismes susceptibles de se produire dans les propulseurs. La coalescence conduit à une augmentation de la quantité de matière piégée dans la cavité arrière. La prise en compte de la rupture et de l'efficacité de collision permet de réduire l'influence de la coalescence. Le taux de dépôt obtenu avec le calcul complet est supérieur à celui obtenu sans prise en compte des interactions.

Des travaux théoriques récents ont été consacré à l'étude de la déformation du front d'une fissure 3D au cours de sa propagation coplanaire. Ils ont généralement montré une croissance dans le temps du « désordre géométrique » du front. Ces études ne considèrent que le cas d'une fissure unique. L'objectif est de les étendre à la coalescence de fissures coplanaires. Le présent travail comporte deux volets, faisant chacun un usage fondamental de la théorie des fonctions de poids de Bueckner-Rice. Celle-ci permet, dans certains cas, de déterminer la distribution des facteur d'intensité des contraintes le long du front de fissures planes sans avoir à résoudre le problème d'élasticité 3D impliqué. Elle peut être utilisée de manière analytique ou numérique, suivant la complexité du problème. Le premier volet de cette thèse consiste en une étude analytique du cas-modèle d'un système de deux tunnel-cracks parallèles. Il s'agit de quantifier l'influence du rapprochement progressif des fronts sur la rapidité du développement de leur désordre géométrique. Le résultat majeur de cette étude est que, contrairement au cas d'une fissure isolée, le désordre s'amplifie continuellement lors de la propagation. Le second volet est lui aussi consacré au problème de la coalescence mais, cette fois, par le biais numérique. Il s'agit d'étendre le programme de Lazarus (2003), écrit pour une fissure isolée en mode I, au cas de deux fissures circulaires coplanaires. Les simulations montrent que l'attraction mutuelle des deux fronts au cours du rapprochement (i) se fait sentir de façon significative uniquement lorsque les fronts sont très proches et (ii) a un faible impact sur le chargement

Un certain nombre de travaux théoriques récents a été consacré à l' étude de la déformation du front d'une fissure 3D au cours de sa propagation coplanaire, notamment dans un milieu hétérogène. Ces travaux ont généralement fait apparaître une croissance au cours du temps du désordre géométrique du front. Ces études ne considèrent que le cas d'une fissure unique. L'objectif de cette thèse est de les étendre à la coalescence de fissures coplanaires. Le présent travail comporte deux volets, faisant chacun un usage fondamental de la théorie des fonctions de poids de Bueckner-Rice. Cette théorie permet, dans certains cas, de déterminer la distribution des facteurs d'intensité des contraintes le long du front de fissures planes, et ce sans avoir à résoudre le probème d'élasticité 3D impliqué. Elle peut être utilisée de manière analytique ou numérique, suivant la complexité du problème. Le premier volet de cette thèse consiste en une étude analytique du cas-modèle d'un système de deux fissures parallèles coplanaires en forme de fentes infinies. Il s'agit de quantifier l'influence du rapprochement progressif des fronts sur la rapidité du développement de leur désordre géométrique. Le résultat majeur de cette étude est que, contrairement au cas d'une fissure isolée, le désordre s'amplifie continuellement lors de la propagation quand la distance entre les fronts diminue. Le second volet est lui aussi consacré au problème de la coalescence mais, cette fois, par le biais numérique. Il s'agit d'étendre le programme de Lazarus (2003), écrit pour une fissure isolée en mode I, au cas de deux fissures circulaires coplanaires. Les simulations montrent que l'attraction mutuelle des deux fronts au cours du rapprochement (i) se fait sentir de façon significative uniquement lorsque les fronts sont très proches et (ii) a un faible impact sur le chargement.

Dans le cadre des écoulements diphasiques à phases séparées, ce travail porte sur la gestion dynamique du maillage de l'interface (constitué de triangles en 3D) et son impact sur l'approximation des propriétés géométriques que sont la position et la courbure. Les équations de conservation de la mécanique des fluides sont résolues sur des grille fixes, décalées et structurées. L'interface est suivie de façon lagrangienne au cours du temps avec un maillage mobile et déformable : on parle de méthode de type « Front-Tracking ». En plus des opérations de remaillage classiques (suppression et échange d'arêtes, insertion de sommets notamment), on étudiera l'adaptation du maillage à la courbure de l'interface et l'utilisation d'une approximation polynomiale pour améliorer l'insertion de sommets ou la suppression d'arêtes. Ces méthodes sont évaluées sur des surfaces analytiques mobiles et déformables, sans résolution des équations de Navier-Stokes ni changement topologique. Dans les écoulements diphasiques, des changements topologiques peuvent avoir lieu : la coalescence et la rupture. Nous proposons une méthode de coalescence et une méthode de rupture d'interface. Ces deux méthodes sont activées selon des critères de distance et sont basées uniquement sur le maillage de l'interface, sans recourir au maillage eulérien. Ces méthodes sont utilisées sur des configurations numériques et expérimentales de la littérature pour apprécier leur robustesse et leurs performances
In the context of two-phase flows with separated phases, this work focuses on dynamic management of the interface mesh (made up of connected triangles in 3D) and its impact on the approximation of geometrical properties that are position and curvature. The conservation equations of fluid mechanics are solved on fixed, staggered and structured grids. The interface is tracked in a Lagrangian fashion with a moving and deformable mesh: this method is known as the"Front-tracking" method. In addition to classical remeshing operations (edgesplitting, collapsing and swapping for instance), we will study the adaptation of the mesh to the curvature of the interface and the use of polynomial approximation to improve edge splitting and collapsing. These methods are evaluated on analytical, mobile and deformable surfaces, with neither the resolution of the Navier-Stokes equations nor topological changes. In two-phaseflows, topological changes may happen: coalescence and breakup. We propose a method for coalescence and a method for breakup. These two methods are activated by distance criteria and rely only on the interface mesh, without resorting to the Eulerian mesh. These methods are employed on numerical and experimental configurations from the literature to appreciate their robustness and performances

Ce projet de thèse porte sur l'étude de l'hydrodynamique des dispersions dans les extracteurs liquide-liquide utilisés dans l'industrie du recyclage nucléaire. Dans la première partie du projet, un modèle de bilan de population homogène (0D-PBM), basé sur l'évaluation des taux moyens en volume de coalescence et de rupture, est proposé. La méthode tient compte des inhomogénéités spatiales dans le mélange, notamment de la fonction de densité de probabilité de la dissipation de l’énergie cinétique turbulente dans l’appareil. Le modèle est capable de reproduire les expériences de dispersion liquide-liquide turbulentes à faible viscosité. Dans la deuxième partie de cette étude, un modèle généralisé pour les noyaux de rupture et coalescence, valable pour l’ensemble du spectre de la turbulence, est proposé et validé. La plupart des noyaux disponibles dans la littérature sont basés sur la fonction de structure de second-ordre de Kolmogorov, qui n'est valable que dans le domaine inertiel. Cependant, dans des nombreuses situations rencontrées au niveau industriel, la plupart des gouttes peuvent avoir une taille dans le domaine dissipatif, où la fonction de structure de second-ordre de Kolmogorov ne s'applique pas. Le modèle généralisé est basé sur la fonction de structure de second ordre de Davidson, valable dans tout le spectre de la turbulence. Dans la dernière partie de l'étude, un modèle permettant de simuler le comportement hydrodynamique d'une colonne pulsée est proposé. Le modèle est basé sur un bilan de population 1D, dont les termes source ont été modélisés à l'aide des noyaux de Coulaloglou et Tavlarides généralisés. Les inhomogénéités turbulentes dans la colonne pulsée ont été prises en compte par la fonction de densité de probabilité du taux de dissipation turbulent. Un bon accord modèle-expérience est obtenu en ce qui concerne le diamètre et la concentration moyenne des gouttes dans un compartiment
This PhD project deals with the study of the hydrodynamics of the dispersions in the liquid-liquid extractors employed in the nuclear recycle industry. In the first part of the project, a zero-dimensional homogenous Population Balance Model (0D-PBM), based on the evaluation of the volume-averaged coalescence and breakup rates, is adopted to fit low-viscosity turbulent liquid-liquid dispersion experiments. The method accounts for the spatial inhomogeneities in mixing, namely for the probability density function of the turbulent kinetic energy dissipation in the apparatus. In the second part of this study, a generalized model for the breakage and coalescence kernels, valid for the entire spectrum of turbulence, is proposed and validated. Most of the available kernels in literature indeed are based on the Kolmogorov second-order structure function, which is only valid in the inertial subrange. However, in many industrially encountered situations, most of the droplets may have size in the dissipation range, where the Kolmogorov second-order structure function does not apply. The generalized model is based on the Davidson second-order structure function, valid in the entire spectrum of turbulence. In the last part of the study, a model that allows to simulate the hydrodynamic behavior of a pulsed column is proposed. The model is based on a 1D Population Balance Equation (1D-PBE), whose source terms were modeled through the generalized Coulaloglou and Tavlarides kernels. The turbulent inhomogeneities in the pulsed column were accounted through the probability density function of the turbulent dissipation rate. The model well reproduces the experimental Sauter mean diameters and the dispersed phase volume fractions in a compartment of the pulsed column