Nous recherchons un post-doc pour rejoindre notre équipe et réaliser des expériences sur la cavitation hétérogène afin d’explorer l’origine des nucléi de cavitation.

L’apparition de bulles macroscopiques à l’intérieur d’un liquide, soit par ébullition lorsque la température augmente, soit par cavitation lorsque la pression diminue, ou bien dans une solution sursaturée (grande quantité de gaz dissous), a pour origine des bulles nano/microscopiques, appelées nucléi. Ces nucléi sont piégés dans des défauts de surface ou stabilisés par des impuretés. La nucléation, dans ce cas, est appelée hétérogène par opposition à la nucléation homogène qui se produit sans nucléi préexistants et qui nécessite une excitation énorme : -140 MPa pour la cavitation [1]. Bien que les nucléi  soient généralement supposés se former lors de l’immersion, nous avons récemment montré qu’ils peuvent également apparaître spontanément [2]. L’objectif global du projet est d’élucider le mécanisme responsable de cette régénération de nucléi.

Pour sonder ces nucléi invisibles (nano/microbulles), l’expérience consiste à focaliser des ondes acoustiques sur un défaut de surface bien contrôlé pour faire varier la pression. Si un nucléus est caché à l’intérieur du défaut, il deviendra instable et atteindra une taille visible, ce qui correspond à un évènement de cavitation, ce qui permettra ainsi de le détecter par des moyens optiques. De plus, la taille initiale du nucléus peut être mesurée en mesurant la pression critique à laquelle la cavitation se produit grâce au modèle de cavitation hétérogène [3]. La dynamique de reformation des noyaux peut ensuite être suivie en répétant l’expérience plusieurs fois.

Bulles de cavitation apparaissant pendant quelques millisecondes sur une surface après une impulsion acoustique.

Le post-doctorant participera à l’amélioration du dispositif expérimental et du protocole. Une fois le dispositif calibré, différents paramètres tels que la forme des défauts ou la teneur en gaz dissous seront testés afin d’explorer leur influence sur la régénération de nucléi. Les résultats seront analysés afin d’identifier les mécanismes de nucléation possibles.

Nous recherchons un candidat ayant un fort intérêt pour les expériences et le code (Python ou Matlab) pour automatiser le dispositif. Des connaissances en mécanique des fluides, notamment en diffusion et capillarité, sont nécessaires pour interpréter les résultats. Des connaissances en acoustique sont conseillées mais pas obligatoires.

Au cours de ce post-doc financé par l’ANR (CANURE), le candidat acquerra une expertise en acoustique, cavitation, capillarité, mouillage et transport de gaz dissous. En outre, le postdoc acquerra de solides compétences expérimentales grâce à l’élaboration d’un dispositif complexe.

Références :

  1.  F. Caupin & E. Herbert, Cavitation in water : a review, C. R. Physique, 2006, 7, 1000-1017
  2.  A. Bussonnière, Q. C. Liu & P. A. Tsai, Cavitation nuclei regeneration in water-particle suspension, Phys. Rev. Lett., 2020, 124, 034501
  3.  A. A. Atchley & A. Prosperetti, The crevice model of bubble nucleation. JASA, 1989, 86(3), 1065-1084

Localisation :

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université Paris Cité/CNRS, 10 rue Alice Domon et Léonie Duquet 75013 Paris

Collaborateurs :

Adrien Bussonnière & Valentin Leroy