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La littérature concernant la fraction massique d'aérosols remise en suspension dans l'air lors de l'impact d'un jet de liquide est pauvre voire inexistante. Le but de ce travail, novateur sur cette thématique, est de quantifier la génération d'aérosols lorsqu'un jet de liquide circulaire impacte une surface solide, en prenant en compte les caractéristiques du jet en termes de vitesse, de diamètre et de morphologie ainsi que les propriétés physico-chimiques du liquide. Nous montrons que, lorsque le jet de liquide est dans le régime de Rayleigh, c'est-à-dire que le jet est brisé en plusieurs gouttes avant l'impact, l'inertie des gouttes impactantes influence l'amplitude de la distribution granulométrique en masse de la taille des aérosols mais ne change pas sa forme et, par conséquent le diamètre aérodynamique médian en masse. Nous avons également été montré que, lors de l'impact, la génération de particules dans l'air dépend des nombres adimensionnels de Weber et d'Ohnesorge par le biais du paramètre d'éclaboussures K qui caractérise la transition d'éclaboussures lors de l'impact d'une goutte isolée sur une surface. Nous proposons à partir de nos résultats expérimentaux une prédiction quantitative de la fraction mise en suspension lors de l'impact d'un jet de liquide, valable pour 1 000 inférieur à Re inférieur à 10 000 et 100 inférieur à We inférieur à 1 000, ouvrant ainsi la voie à un modèle plus général., The literature concerning the mass fraction of aerosols resuspended in the air during the impact of a liquid jet is poor. The objective of this work, innovative on this subject, is to quantify the generation of aerosols when a circular liquid jet impacts a solid surface while taking into account the characteristics of the jet in terms of velocity, diameter and morphology as well as the physicochemical properties of the liquid. We found that, the aerosol production is strongly dependent on the morphology of the jet at impact. Moreover, when the liquid jet is in the Rayleigh regime, i.e., the jet is broken into several drops before impact, the inertia of the impacting drops influences the amplitude of the aerosol mass size distribution but does not change its shape and, therefore the aerodynamic mass median diameter. We also show that, during the impact, the particle generation in the air depends on the Weber and Ohnesorge dimensionless numbers through the splash parameter K which characterizes the splash transition upon impact of an isolated drop on a surface. Finally, we propose a quantitative prediction of the airborne resuspension fraction during the impact of a liquid jet, valid for 1 000 inferior to Re inferior to 10 000 and 100 inferior to We inferior to 1 000, thus paving the way for a more general model.

Le sujet de cette étude porte sur l'aérocontamination lié aux aérosols produits lorsqu'un jet de liquide circulaire contaminé impacte une surface solide. L'objectif de l'étude est de réaliser des expériences en laboratoire à échelle réduite et d'identifier les mécanismes qui sont à l'origine de la mise en suspension de gouttelettes secondaires évaporables lors de l'impact d'un jet de liquides. Les paramètres d'influence retenus sont : de la vitesse débitante et le diamètre du jet de liquide, ainsi que la hauteur d'impact du jet. Pour chaque essai, la masse totale d'aérosols collectés augmente par palier avec la vitesse. Une augmentation lente pour les faibles vitesses probablement dû aux mécanismes d'impact unique de gouttes et une augmentation plus rapide pour les fortes vitesses causées par les impacts multiples de gouttes. La taille des aérosols collectés est dans la gamme respirable, inférieure à 10 ?m. Ce travail devrait permettre à l'IRSN de disposer des éléments pour estimer le rejet potentiel de contaminant lors d'un scénario accidentel de chute de liquide contaminé., The topic of this study is the aerocontamination related to aerosols produced when a contaminated circular liquid jet impacts a solid surface. The objective of the study is to carry out laboratory experiments on a reduced scale and to identify the mechanisms which are at the origin of the suspension of secondary evaporable droplets linked to the impact of a liquid jet. The parameters of influence retained are: the flow velocity and the diameter of the liquid jet, as well as the impact height of the jet. For each test, the total mass of aerosols collected increases in steps with the velocity. A slow increase for low velocities probably due to single drop impact mechanisms and a faster increase for high velocities caused by multiple drop impacts. The size of the collected aerosols is in the respirable range, below 10 ?m. This work should allow nuclear safety authorities to estimate the potential release of contaminant during a contaminated liquid drop accident scenario.

Cet article présente principalement des éléments bibliographiques sur la production d'aérosols suite à l'impact d'un jet de liquide sur une surface solide. Ce travail se focalise essentiellement sur les mécanismes se produisant dans la zone d'impact car, à l'état actuel, les phénomènes se produisant dans cette zone ne sont pas bien appréhendés. Ces mécanismes responsables de la production d'aérosols sont d'une part la fragmentation du film de liquide et d'autre part la génération de bulles d'air sur la surface du liquide, source de production d'aérosols par éclatement., This article mainly presents bibliographical information on the production of aerosols due to the impact of a liquid jet on a solid surface. This work focuses mainly on the mechanisms occurring on the impact zone because, at the current state, the phenomena occurring in this zone are not well understood. These mechanisms responsible of the production of aerosols are on the one hand, the fragmentation of the liquid film and on the other hand, the generation of air bubbles, source of production of aerosols by bursting.

International audience; The framework of this paper is the improvement of direct-forcing immersed boundary methods in presence of moving obstacles. In particular, motivations for the use of the Direct Forcing (DF) method can be found in the advantage of a fixed computational mesh for fluid–structure interaction problems. Unfortunately, the direct forcing approach suffers a serious drawback in case of moving obstacles: the well known spurious force oscillations (SFOs). In this paper, we strengthen previous analyses of the origin of the SFO through a rigorous numerical evaluation based on Taylor expansions. We propose a remedy through an easy-to-implement regularization process (regularized DF). Formally, this regularization is related to the blending of the Navier–Stokes solver with the interpolation, but no modification of the numerical scheme is needed. This approach significantly cuts off the SFOs without increasing the computational cost. The accuracy and the space convergence order of the standard DF method are conserved. This is illustrated on numerical and physical validation test cases ranging from the Taylor–Couette problem to a cylinder with an imposed sinusoidal motion subjected to a cross-flow.

The collapse and spreading of granular columns has been the subject of sustained interest in the last years from both mechanical and geophysical communities. Yet, in spite of this intensive research, the adequate rheology allowing for a reliable continuum modeling of the dynamics of granular column collapse is still open to discussion. Essentially, continuum models rely on shallow‐water approximation for which dissipation and sedimentation processes are taken into account through the introduction of ad hoc laws. However, the rheological origin of the experimental scaling laws exhibited by the granular columns when spreading remains unclear. On these grounds, we adopt an alternative approach consisting of studying the collapse of columns of material obeying a Bingham rheology. Therefore we carried out series of numerical simulations using the Gerris Flow Solver solving the time dependent incompressible Navier‐Stokes equation in two dimensions for the specified rheology. We first check that the mass exhibit similar scaling laws as those shown by granular columns. Then we investigate in which extent rheological parameters do reflect on these scaling laws. A comparative analysis of Bingham and granular flow characteristics ensues.The collapse and spreading of granular columns has been the subject of sustained interest in the last years from both mechanical and geophysical communities. Yet, in spite of this intensive research, the adequate rheology allowing for a reliable continuum modeling of the dynamics of granular column collapse is still open to discussion. Essentially, continuum models rely on shallow‐water approximation for which dissipation and sedimentation processes are taken into account through the introduction of ad hoc laws. However, the rheological origin of the experimental scaling laws exhibited by the granular columns when spreading remains unclear. On these grounds, we adopt an alternative approach consisting of studying the collapse of columns of material obeying a Bingham rheology. Therefore we carried out series of numerical simulations using the Gerris Flow Solver solving the time dependent incompressible Navier‐Stokes equation in two dimensions for the specified rheology. We first check that the mass exhibit...

We review a recent statistical equilibrium model of self-organization in a generic class of focusing, nonintegrable nonlinear Schrodinger (NLS) equations. Such equations provide natural prototypes for nonlinear dispersive wave turbulence. The pri- mary result is that the statistically preferred state for such a system is a macroscopic solitary wave coupled with fine-scale turbulent fluctuations. The coherent solitary wave is a minimizer the Hamiltonian for a fixed particle number (or L 2 norm squared). The predictions of the statistical model are compared with direct numerical simulations of the NLS equation, and it is demonstrated that the model describes the long-time average behavior of solutions remarkably well. In particular, the statistical theory accurately captures both the coherent structure and the spectrum of the solution of the NLS system in the long-time state. Finally, we discuss the dynamics for continuum systems.

http://nonlineaire.univ-lille1.fr; National audience; La projection d'atomes de platine sur un substrat poreux de carbone par pulvérisa\-tion plasma permet notamment de réaliser des couches minces catalytiques de grande qualité. La connaissance et le contrôle de la densité de platine adsorbé dans le milieu poreux au cours du temps y sont donc cruciales. A partir des mesures expérimentales donnant le profil de densité d'atomes adsorbées en fonction de la profondeur dans le poreux au cours du temps, nous montrons que le processus de diffusion dans le poreux est super-diffusif. De plus, nous retrouvons ces résultats expérimentaux à partir d'un modèle classique de diffusion poreux-fractal dans laquelle les coefficients dépendent du temps afin de tenir compte de l'adsorption.

National audience; Au sein de nombreux réseaux d'interaction, des phénomènes de synchronisation peuvent être détectés. Il est ainsi fréquent d'étudier le cas de la synchronisation complète, qui signifie que les constituants du réseau ont le même état au même moment. Cependant, dans le cas de réseaux constitués de modèles neuronaux couplés par des fonctions synaptiques non-linéaires, l'apparition de la synchronisation complète impose à la topologie du réseau des conditions très restrictives et biologiquement peu réalistes. Il est donc justifié de s'intéresser à d'autres types de synchronisation, telle que la synchronisation de bursts. Dans ce travail, nous proposons un algorithme qui permet de détecter la synchronisation de bursts au sein de différents réseaux. Cet algorithme est ensuite appliqué à des réseaux de différentes tailles et topologies.

6 pages; National audience; Les microcavités non linéaires, dont les applications sont très variées en raison de leur haut facteur de confinement du champ, ont permis d'abaisser significativement les puissances de commande de composants pour le traitement tout optique du signal. Cependant, les effets non linéaires induisent un désaccord entre la fréquence de résonance de la cavité et le signal d'excitation, ce qui limite, par un phénomène de battements, l'énergie couplée dans le résonateur. Nous proposons ici une méthode, basée sur un contrôle de la relation temps-fréquence de l'impulsion d'entrée, permettant d'augmenter l'énergie couplée dans une microcavité semi-conductrice.

International audience; Grâce à l'excitation paramétrique d'ondes de surfaces dans une cellule de Hele-Shaw, nous mettons en évidence deux nouveaux types de vagues solitaires. Il s'agit de vagues stationnaires très localisées, l'une étant de symétrie paire, l'autre de symétrie impaire. Elles diffèrent du 'clapotis' localisé mis en évidence en canal étroit par Wu et coll. [1984], ou de l'oscillon qui apparaît lorsque l'excitation paramétrique est composée de deux fréquences [Arbell, 2000]. De plus, à notre connaissance, aucune vague solitaire impaire n'avait été mis en évidence jusqu'à ce jour à la surface de l'eau.

National audience; Les Lasers à Electrons Libres (LEL) sont des sources de lumière puissantes dans les gammes X à UV. La dynamique d'un LEL dans le régime Self-Amplified Spontaneous Emission montre des régimes de fort gain et de faible gain dans lesquels la valeur de l'intensité atteinte ne correspond pas à celle prédite par l'équilibre de Boltzmann. Le LEL est décrit par les interactions onde-particules entre les électrons et l'onde lumineuse générée. La dynamique présente des Etats Quasi-Stationnaires : ce sont des stades intermédiaires dans lesquels le système se retrouve bloqué. Ils sont dus à la nature de longue portée de l'interaction. Une description du LEL par l'équation de Vlasov, dans la limite d'un grand nombre d'électrons, nous permet d'utiliser deux outils : la théorie de Lynden-Bell, basée sur une maximisation de l'entropie et des simulations numériques de l'équation de Vlasov. Dans cet article, nous interprétons les régimes du LEL en fonction des prédictions de la théorie de Lynden- Bell. Nous trouvons deux solutions correspondant aux deux régimes du LEL, qui constituent des états quasistationnaires de la dynamique. L'issue d'une condition initiale est donnée par une analyse simulatoire de ces solutions.

National audience; Les interactions à longue portée (c'est-à-dire en 1/r^a, avec a < d la dimension du système) sont présentes dans de nombreux domaines de la physique, de l'interaction ondes-particules (physique des plasmas, lasers à électrons libres, etc) `a l'astrophysique et aux condensats de Bose-Einstein. Or leur dynamique présente une caractéristique très particulière, celle de se retrouver piégée dans des régimes hors d'équilibre sur des temps très longs (divergents avec le nombre de particules). Ces dynamiques métastables sont appelés “états quasi-stationnaires”. Nous nous intéressons à ces états à travers le modèle paradigmatique Hamiltonian Mean Field. Ce système de N rotateurs couplés est caractérisé macroscopiquement par sa magnétisation M=,j=1:N, qui quantifie le degré d'agrégation des N corps. Les états quasi-stationnaires peuvent alors être décomposés en deux grandes familles, les états “magnétisés” et les états “non-magnétisés”. On peut alors montrer que lorsque le nombre de degrés de liberté du système (c'est-à-dire le nombre de parti- cules) augmente, les orbites régulières apparaissent et se multiplient, associées à des tores invariants de la dynamique d'une particule-test. L'observation de ces tores représente une interprétation dynamique de l'émergence des états quasi-stationnaires, parallèlement à l'explication statistique de ce phénomène (réalisé grâce à un mécanisme de maximisation d'entropie). La transition de phases hors d'équilibre de ce système (d'un régime magnétisé à non-magnétisé) peut alors être réinterprétée comme une bifurcation dynamique des structures de l'espace des phases. Une phénoménologie similaire est observée dans un modèle de laser à électrons libres.