Étude des nuages de particules éjectées sous choc : apports de la

Arts et Métiers ParisTech - Centre de Paris
Laboratoire PIMM
Soutenance de thèse
Étude des nuages de particules éjectées sous choc :
apports de la Vélocimétrie Hétérodyne
soutenue par
Gabriel PRUDHOMME
Directeur de thèse : Laurent BERTHE
Co-encadrement de la thèse : Patrick MERCIER
le Mercredi 3 décembre 2014 à 10 h
Arts et Métiers ParisTech, Centre de Paris, Amphi A
151 bd de l’Hôpital Paris XIIIe
R ESUME : Une plaque métallique soumise à un choc (étain, quelques 10 GPa) se met en
mouvement et subit divers endommagements comme l'écaillage ou l'éjection d'un nuage de
particules. Deux principaux mécanismes sont à l'origine de ce nuage : la micro-éjection et le
passage en fusion. La Vélocimétrie Hétérodyne (VH) est un diagnostic de mesure multi-
vitesses résolue en temps. Son développement a été rendu possible dans les années 2000 ;
sa conception, entièrement fibrée, permet une intégration aisée aux expériences de physique
des chocs. L'objet de ce doctorat est de qualifier les apports de la VH pour la caractérisation
des nuages de particules hautement véloces (plusieurs km/s), notamment de ceux issus de la
micro-éjection.
Il est proposé un état de l'art des générateurs de choc, des diagnostics et des études
(numériques ou expérimentales), associé à la physique de la micro-éjection métallique par
des micro-stries. Une étude poussée du diagnostic VH est proposée. Elle conduit à la
définition d'un spectrogramme temps-vitesse en unité de puissance collectée ainsi qu'une
limite de détectivité du dispositif. Grâce à des modèles basés sur la physique de la diffusion,
une limite en termes de diamètre de particules observables est annoncée. Un programme de
simulation de spectrogramme VH est présenté dans le cadre des études de nuage. Enfin,
plusieurs campagnes expérimentales sont exposées. Elles soulignent les capacités
remarquables du moyen ; les résultats sont comparés aux simulations. La distribution en
diamètre de particules a pu être inférée grâce au freinage imposé par le gaz ambiant ou par
d’autres gaz. Des analyses radiométriques sont également proposées.
Jury
M. Lazhar HOUAS, DR CNRS, IUSTI, Université Aix-Marseille Rapporteur
M. Rémi MICHEL, Professeur Associé à l’Université Pierre et Marie Curie Rapporteur
M. Laurent BERTHE, DR CNRS, Lab. PIMM (Paris), Arts et Métiers ParisTech Examinateur
M. Jean-Marc CHEVALIER, Ingénieur de Recherche, CEA Examinateur
M. David HOLTKAMP, Dr, Ingénieur de Recherche, LANL (Nouveau Mexique) Examinateur
M. Ivan IORDANOFF, PR, Laboratoire I2M (Bordeaux), Arts et Métiers ParisTech Examinateur
M. Patrice LE BOUDEC, Dr, Président Directeur Général, IDIL Invité
M. Patrick MERCIER, Ingénieur de Recherche, CEA Invité