Simulation de l'opto-hydrodynamique des interfaces liquides

The aim of this work is to study the coupling between the propagation of an optical wave and the hydrodynamics of a liquid-liquid interface, giving birth to a new discipline : the optohydrodynamics. Applications in this field are numerous including for instance the optical measurement of liquid physical properties or contactless manipulation of objects at micrometric scale. Our objective is to understand surface and volume effects of an intense optical wave on a system composed of two immiscible liquids. Momentum and mass conservation equations along with a stress jump condition at the interface representing the equilibrium between viscous, capillary, gravitational forces and optical radiation pressure are solved numerically. this is performed in axisymmetric coordinates using a Boundary Integral Element Method (BIEM). The resolution is validated for both equilibrium and dynamics of the interface by comparing numerical results to experimental data and analytical predictions obtained from theoretical models in the case of small deformation amplitude when interface extension is very large compared to the beam waist. The influence of the direction of propagation of the laser on the interface deformation is analyzed and a comparison is performed with experimental results. Volume effects of the optical wave are studied showing permanent flows within the two phases interplaying with the shape of the interface. Finite size and finite volume effects are finally studied. In particular, effects of the optical radiation pressure on the deformation of a liquid drop are studied in both cases of a stretched or compressed sessile drop.Ce travail a pour objectif l'étude du couplage entre la propagation d'une onde optique et l'hydrodynamique d'une interface liquide-liquide, donnant naissance à une discipline nouvelle : l'opto-hydrodynamique. Les applications envisageables dans ce domaine sont nombreuses comme, par exemple, la mesure optique des propriétés physiques des fluides ou encore la manipulation sans contact d'objets à l'échelle micrométrique. Notre étude vise à comprendre les effets en surface et en volume d'une onde lumineuse intense sur un système à deux liquides immiscibles. Les simulations numériques, basées sur une méthode intégrale et d'éléments de frontière (BIEM), consistent à résoudre les équation de Stokes et de conservation de la masse en axisymétrique avec une condition de saut de contraintes à l'interface traduisant l'équilibre entre forces visqueuses, capillaires, gravitationnelle et pression de radiation optique. Le code de calcul est validé à l'aide de comparaisons avec des résultats expérimentaux ou avec des prédictions issues de modèles analytiques en régime de faible déformation pour l'équilibre ainsi que pour la dynamique de l'interface lorsque celle-ci est de grande extension par rapport à la taille du faisceau. Une analyse est menée sur l'effet du sens de propagation du faisceau laser sur la déformation de l'interface. Une comparaison avec des données expérimentales est également menée. Les effets en volume de l'onde optique sont étudiés mettant en évidence l'existence d'écoulements permanents au sein des phases qui interagissent avec la forme de l'interface. On étudie pour finir l'effet de taille et de volume finis avec en particulier les effets de la pression de radiation optique sur la déformation d'une goutte liquide dans les deux cas d'étirement et de compression de la goutte