APREX Solutions : acteur d’une découverte fondamentale en rhéologie reconnue au niveau international

Suivi de particules dans un fluide

Savez-vous que du point de vue physique, l’eau n’est pas un fluide « ordinaire » ? L’eau fait partie de la famille des fluides dits Newtoniens, qui regroupe de nombreux gaz, la plupart des solvants, et quelques huiles de faible viscosité. Dans ces fluides, la viscosité ne dépend que de la température et de la pression, et non des forces ou contraintes extérieures.
La plupart des fluides sont non-Newtoniens, c’est-à-dire que leur viscosité varie dès lors qu’ils s’écoulent. La grande majorité des fluides utilisés dans l’industrie appartiennent à cette seconde catégorie : crèmes, gels, suspensions, peintures, dont la mise en rotation entraîne soit l’apparition d’un creux, soit une ascension du fluide autour de l’axe du rotor.
La compréhension de l’écoulement de ces fluides relève de la recherche en rhéologie, et peut avoir des applications dans des domaines aussi variés que l’industrie chimique, cosmétique, agroalimentaire, pétrolière, et bien d’autres encore.

PTV versus PIV

En mécanique des fluides, deux techniques existent pour caractériser le mouvement d’un fluide : la PIV (Particle Imaging Velocimetry) qui permet d’obtenir des champs de vitesses, et la PTV (Particle Tracking Velocimetry) qui elle permet d’obtenir des trajectoires individuelles. Ces deux techniques nécessitent d’ajouter au fluide des traceurs « passifs » (colorant ou particules).
Si la PIV est généralement plus simple à mettre en œuvre, la PTV permet d’aller beaucoup plus loin dans l’exploitation des données.

APREX Track repousse les limites de la PTV !

L’équipe d’APREX Solutions est fière d’avoir contribué au succès d’une étude, dirigée par Christel Métivier, du LEMTA (laboratoire LEMTA – Nancy), et en collaboration avec le LRP (Laboratoire Rhéologie et Procédés – Grenoble) et l’IJL (Institut Jean Lamour – Nancy), récemment publiée dans la revue Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics [Ref 1].
Cette étude nécessitait de pouvoir suivre longuement (sur plusieurs périodes) les traceurs injectés dans le fluide et éclairés par une nappe laser, et ce en dépit d’un fort niveau de bruit, inhomogène spatialement, et localement comparable en intensité à la luminosité des traceurs.
Ce défi a été relevé haut la main grâce à l’alliance du seuillage multi-échelle auto-adaptatif et du suivi prédictif basé sur l’approche bayesienne [Ref 2] inclus dans notre logiciel APREX TRACK.

Découverte d’un régime de convection oscillatoire

L’analyse des enregistrements a mis en lumière l’existence d’un régime de convection oscillatoire dans un gel viscoélastique soumis à un gradient de température (chauffé par le bas) : lorsque le gel glisse sur la paroi du contenant, la convection de Rayleigh-Bénard peut donner naissance à des mouvements oscillatoires dans le gel sous forme de structures convectives qui « s’enroulent » et « se déroulent » de façon élastique, à la manière d’un ressort qui se tend et se détend.

Ces recherches se situent aujourd’hui à un niveau fondamental reconnu au niveau international, mais elles pourraient demain servir à optimiser l’écoulement ou le mélange de fluides dans de nombreux domaines, en R&D comme dans diverses applications industrielles.

Chez APREX Solutions, nous sommes d’ores et déjà prêts !

_{[Ref 1] : Revue JNNFM : C. Metivier, F. Brochard, M. Darbouli, A. Magnin, « Oscillatory Rayleigh–Bénard Convection in elasto-viscoplastic gels », Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 286, 104428 (2020) ⟨10.1016/j.jnnfm.2020.104428⟩. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02986087}

_{[Ref 2] : (Bayesian methods) au livre suivant : “Bayesian Probability Theory, Applications in the Physical Sciences”, W. von der Linden, V. Dose, U. von Toussaint, Cambridge University Press, 2014}