ETUDE DE LA FORMATION ET DE LA DYNAMIQUE DE BULLES DANS LES HYDROCARBURES LIQUIDES GÉNÉRÉES PAR LES IMPULSIONS EN CHAMP ELECTRIQUE INTENSE

Rafic H. KATTAN

On présente les résultats d'une étude de la génération et de la dynamique (expansion, implosion, rebondissements et ondes de choc associées) de bulles générées par les impulsions de courant en champ électrique intense dans les hydrocarbures liquides très purs, en fonction : de la nature du liquide (différentes propriétés thermodynamiques et électroniques), de la pression hydrostatique (P ≤1,2. 10⁷Pa) et de l'énergie injectée (de 10^-11 à 10^-8 J).

L'étude de la conduction électrique des liquides non polaires très purs, dans une géométrie pointe‑plan, a mis en évidence l'apparition d'un régime très régulier d'impulsions de courant en polarité négative de la pointe. La pression hydrostatique P≤ 1,2 x 10⁷ Pa) n'a pratiquement aucune influence sur l'existence du régime d'impulsions. Ce régime s'explique par un mécanisme d'avalanches électroniques en phase liquide dans la zone de champ intense près de la pointe. Chaque impulsion de courant correspond à un dépôt d'énergie très localisé (queIques μm) et très bref(<5ns) qui induit la formation d'une bulle unique de vapeur. Cette énergie est uniquernent fonction du rayon de courbure de la pointe.

On montre que la dynamique de la bulle est contrôlée per l'inertie du liquide et que sa taille maximale est proportionnelle à l'énergie injectée pour une pression donnée; cette énergie servant essentiellement à vaporiser le liquide.­ On observe la formation d'une bulle pour une pression hydrostatique inférieure à la pression critique du liquide;  par contre pour une pression supérieure on détecte seulement l’onde de choc consécutive à l'impulsion de  courant. Le phénomène d'érosion de la pointe est lié à l'émission des ondes de choc en fin d'implosion. Dans les conditions où la durée de vie de la bulle et donc sa taille sont élevées l'impulsion initiale de courant est suivie par des décharges électriques dans la bulle et il y a début de propagation d'un train de bulles (canal gazeux) vers le plan "streamer".