Signe Mamba, Stephanie, Magniez, J.C., Zoueshtiagh, Farzam, Baudoin, Michaël, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Acoustique Impulsionnelle & Magnéto-Acoustique Non linéaire - Fluides, Interfaces Liquides & Micro-Systèmes - IEMN (AIMAN-FILMS-IEMN), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Université de Lille 1, Acoustique Impulsionnelle & Magnéto-Acoustique Non linéaire - Fluides, Interfaces Liquides & Micro-Systèmes - IEMN (AIMAN-FILMS - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), and AcknowledgementsThe authors would like to express their profound gratitude to the four anonymous reviewers, for their extremely interesting suggestions that helped us substantially improve the quality of the manuscript. The author would also like to thank P. Favreau for performing the simulations of the viscous pressure drop in the liquid plug presented in appendix B, and S. V. Diwakar for his critical reading of thefirst version of the manuscript. The authors acknowledge the financial support from Université de Lille.
International audience; In this paper, we investigate both experimentally and theoretically the dynamics of a liquid plug driven by a cyclic periodic forcing inside a cylindrical rigid capillary tube. First, it is shown that depending on the type of forcing (flow rate or pressure cycle), the dynamics of the liquid plug can either be stable and periodic, or conversely accelerative and eventually leading to the plug rupture. In the latter case, we identify the sources of the instability as: (i) the cyclic diminution of the plug viscous resistance to motion due to the decrease in the plug length and (ii) a cyclic reduction of the plug interfacial resistance due to a lubrication effect. Since the flow is quasi-static and the forcing periodic, this cyclic evolution of the resistances relies on the existence of flow memories stored in the length of the plug and the thickness of the trailing film. Second, we show that contrary to unidirectional pressure forcing, cyclic forcing enables breaking of large plugs in confined space though it requires longer times. All the experimentally observed tendencies are quantitatively recovered from an analytical model. This study not only reveals the underlying physics but also opens up the prospect for the simulation of "breathing" of liquid plugs in complex geometries and the determination of optimal cycles for obstructed airways reopening.