Mesure acoustique de très faibles taux de vide dans les liquides à bulles
Résumé
La caractérisation des écoulements à bulles est une problématique fréquemment rencontrée dans les sciences, l’industrie et le médical. Le CEA y est confronté dans le cadre du développement des réacteurs nucléaires rapides refroidis au sodium liquide : il est en effet nécessaire d’être en mesure de caractériser la présence de microbulles d’argon dans ce fluide caloporteur. Il est difficile de caractériser un milieu à bulles présentant de très faibles taux de vide. Nous présentons ici une technique apte à mesurer des taux de vide aussi faibles que 10-6. Elle est basée sur la mesure de la vitesse acoustique à basse fréquence en association avec le modèle de Wood (1930). Ces mesures sont comparées à des mesures optiques, et leur faisabilité démontrée pour des taux de vide inférieurs à 10-5 constitue une réelle avancée. Les expériences sont menées sur le couple air-eau avec deux types de générateurs de microbulles: des générateurs microfluidiques et des générateurs cavitants. Les bulles générées sont des microbulles dont les rayons sont dans la plage [1 µm - 100 µm]. Les mesures en immersion de la célérité acoustique dans le milieu à basse fréquence sont effectuées à l'aide de transducteurs dans la gamme [18 kHz - 30 kHz]. Les résultats obtenus montrent une bonne concordance entre les mesures optiques et acoustiques malgré le fait que plusieurs hypothèses du modèle Wood - notamment le comportement isotherme et la contribution de la tension superficielle - sont à la limite de validité dans nos expériences.