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Milieux Poreux et Fracturés

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Membres permanents :

H. Auradou, P.-P. Cortet, C. Douarche, G. Gauthier, F. Giorgiutti, L. Hattali, J.-P. Hulin, M. Jarrahi, L. Pauchard, N. Rakotomalala, D. Salin, L. Talon

Membres non-permanents :

J. Bouvard (Thèse), A. Duigou-Majumdar (Thèse), A. Ganesh (Thèse)

Membres précédents :

T. Chevalier (PostDoc, 2015), A. Creppy (PostDoc, 2018), A. Dollari (Thèse, 2020), K. Harouche (Thése, 2018), P. Jia (PostDoc, 2019), R. Kostenko (Thése, 2020), V. Lazarus (MCF UPMC, 2018), M. Leang (Thèse, 2018), A. Lesaine (Thèse, 2018), c. Liu (PostDoc, 2019), H. Lopez (Thèse, 2015), S. Paillat (PostDoc, 2016), J. Paiola (Thèse, 2016), L. Roht (Thèse, 2018), R. Villey (PostDoc, 2016)


Viscous fingering and flow of active fluid

H. Auradou
Collaborations : R. Juanes, J. Chui (MIT, USA)

La situation où un fluide est déplacé par un second est une situation de base trouvée dans de nombreuses applications. Notre étude se concentre sur les changements de flux possibles qui se produisent lorsque l'un des fluides est actif. Ceci est réalisé ici en utilisant des suspensions de diverses souches de bactéries mobiles injectées dans la cellule de Hele Shaw.

Mélange et dispersion de traceurs dans des écoulements oscillants

H. Auradou, J.-P. Hulin, L. Roht, D. Salin
coopération avec le Grupo de Medios Porosos (GMP-FIUBA, Buenos-Aires) dans le cadre du LIA PMF (France-Argentine)

Pour réduire la taille et la complication des mélangeurs fluidiques, une possibilité consiste à imposer un écoulement oscillant. Une première étude utilise comme mélangeur une cellule à parois planes et parallèles: lorsque la période des oscillations diminue, on passe d'une dispersion de Taylor classique à une dispersion partiellement réversible où le profil du front de déplacement dans l'épaisseur de la cellule suit la vitesse locale du fluide: l'optimum de mélange se situe à la transition entre les deux régimes. Pour augmenter cette efficacité, on place aléatoirement dans les cellules des obstacles introduisant un désordre de l'écoulement visible dans la carte de concentrations expérimentale de la figure. On introduit alors une composante additionnelle irréversible de dispersion "géométrique" qui facilite le mélange.

Y.L. Roht, R. Chertcoff, J-P. Hulin, H.Auradou, I. Ippolito, Transp. Porous Med. 122, 421-436 (2018) doi:10.1007/s11242-018-1014-5.

Mechanical properties of milk proteins during drying process


L. Pauchard, F. Giorgiutti-Dauphiné
Collaboration : INRA RENNES (STLO)

The drying of droplets of the two main milk protein classes is investigated. The resulting mechanical instabilities reveal a plausible powerful tool to highlight the signature of the matter at the molecular scale during the drying process.

C. Le Floch-Fouéré, L. Lanotte, R. Jeantet, L. Pauchard Soft Matter 15, 6190 (2019).


Balancement et mélange

J.-P. Hulin, H. Auradou
Avec L. Giordano, M. Cachile et V. D'Angelo, dans le cadre de la collaboration internationale LIA-PMF

Une tige cylindrique (au centre en bas) flotte dans un écoulement vers le haut entre deux plaques de verre rectangulaires parallèles au plan de la figure. Ici, la tige est animée d'un mouvement de balancement correspondant à une oscillation périodique de son angle avec l'horizontale: ce mouvement est visualisé par injection de deux filets de colorants qui atteignent le cylindre près de ses extrémités (les fausses couleurs correspondent à la concentration de colorant). La trajectoire du colorant démontre la possibilité d'un mélange associé à cette instabilité.

M.V. D'Angelo, M. Cachile, J-P. Hulin and H. Auradou,Phys. Rev. Fluids 2, 104301 (2017)

Evolution of crack networks in tough coatings

F. Giorgiutti-Dauphiné, L. Pauchard

The stability of a crack network is investigated under successive wetting/drying cycles in highly porous and nearly elastic films. Such laboratory models are motivated by the conservation of paintings.


Ecoulement de fluides à seuil en milieux poreux

c. Liu, L. Talon
Collaborations: A. Rosso (LPTMS, U. Paris-Sud), T. Chevalier (IFPEN)

Les écoulements de fluides complexes interviennent dans de nombreux processus industriels. Nous nous intéressons ici au cas particulier des fluides à seuil, pour lesquels un seuil de contrainte minimal est nécessaire afin que le fluide puisse s'écouler. En dessous de ce seuil, le fluide est alors considéré comme figé. En milieux poreux, les hétérogénéités structurelles conduisent à des lois d'écoulements très particulières que nous cherchons à caractériser.

Liu C., De Luca A., Rosso A. and Talon L. Darcy's Law for Yield Stress Fluids, PRL 122, 245502 (2019).

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Mouvement de bactéries dans un milieu poreux

H. Auradou, A. Creppy, J.-P. Hulin
Collaborations : Carine Douarche (LPS), E. Clément et LIA PMF

Nous étudions le transport de bactéries E-coli dans une cellule microfluidique (hauteur 100 mu / largeur 500 mu) contenant des obstacles (cercles blancs). Les lignes colorées montrent les trajectoires des bactéries transportées par un fluide s'écoulant à 70 microns/seconde. L'encart illustre le couplage fluide-bactérie qui nous intéresse:on y voit une bactérie en jaune longer des grains et remonter l'écoulement (ici de gauche à droite)

Chemical wave fronts in disordered flow

S. Atis, T. Chevalier, D. Salin, L. Talon
Collaborations: A. Rosso (LPTMS, U. Paris-Sud), T. Chevalier (IFPEN)

Interface motion are relevant to a wide variety of dynamical processes including population dynamics in biology, chemical reaction, solidification, flame propagation in combustion and marine ecology systems. We investigate the coupling between reaction fronts and disordered flow through a model porous medium. The front is generated by a reaction between two chemical species which produces Fisher waves. These reaction fronts propagate as solitary waves with a constant velocity and a stationary concentration profile. We study the dynamics and morphology of these fronts resulting from the interaction between the flow and the sustained reaction.

Adhésions des polymères mous

A. Duigou--Majumdar, P.-P. Cortet

Collaboration : C. Poulard (LPS), L. Vanel (UCBL1), S. Santucci (ENS de Lyon)

Dans le cadre du projet ANR AdhesiPS (2018-2022), nous étudions expérimentalement l'adhésion des polymères mous sur des substrats texturés: les liens entre le niveau d'adhésion et la rhéologie de la colle aux grandes déformations ainsi que les instabilités dynamiques et spatiales se développant dans certaines gammes de vitesse lors des expériences de pelage. Nous utilisons des substrats micro-texturés comme outils dans la compréhension des mécanismes fondamentaux de dissipation de l'énergie ainsi que comme possibles moyens de contrôle de la force d'adhésion.

En savoir plus

V. De Zotti, K. Rapina, P.-P. Cortet, L. Vanel, S. Santucci, Phys. Rev. Lett. 122 068005 (2019) [PDF]

Mechanical and structural properties of dried colloidal layers

A. Lesaine, V. Lazarus, G. Gauthier
Collaborations : D. Bonamy, C. L. Rountree (SPEC, CEA)

Drying a colloidal suspension results in the formation of a porous solid layer. The ability to control fracture and self-organization in these materials is relevant to many applications such as the sol-gel process, the design of solar cells, and the drying of paints and lacquers. Using sound velocity measurements, atomic force microscopy and Vickers indentation, we characterize the structural and mechanical properties of dry colloidal silica layers and relate them to parameters such as particle size, porosity and drying rate.

K. Piroird, V. Lazarus, G. Gauthier, A. Lesaine, D. Bonamy and C. L. Rountree, EPL 113 , 38002 (2016).

Drying Colloidal layers: structuration of the surface


M. Léang, L. Pauchard,F. Giorgiutti-Dauphiné
Collaboration : L.-T. Lee (LLB)

The physical and mechanical properties of a dried colloidal layer are determined by the structural behavior at the air-dispersion interface using neutron reflectivity.

M. Léang, D. Lairez, F. Cousin, F. Giorgiutti-Dauphiné, L. Pauchard, L.-T. Lee Langmuir 35, 2692 (2019).