Diagnostics Optiques des Milieux Multiphasiques

This habilitation manuscript deals with the optical characterization of multiphase flows. It gathers three types of contributions. The first part concerns the modelling of the light scattering properties of various particles encountered in flows: homogeneous droplets, bubbles and fibres; spherical and cylindrical particles with internal refractive index gradients or coated; ellipsoidal, heterogeneous and irregular particles. These theoretical and numerical works are established in the framework of the Lorenz-Mie theory or with physical or geometrical approximations. The second part introduces the principle of several new optical techniques for the simultaneous characterization of the velocity, the size and material of flowing particles: Dual Bursts and Dual Mode techniques, Phase Doppler interferometry with 3 coherent beams, high resolution diffractometry, rainbow and critical scattering. The third part presents several works completed in collaboration, on subjects connected with: biophysics; combustion; instabilities of capillary and viscous jets, homogeneous and coated; glass-fibre drawing, optical fibres, thermosolutal instabilities and gas-solid circulating fluidized beds flows. This manuscript includes also a summary of my activities of teaching, valorization and management of research, as well as the reproductions of ten articles.Ce manuscrit d'habitation à diriger des recherches porte sur la caractérisation optique des écoulements multiphasiques. Il rassemble trois types de contributions. La première, traite de la modélisation des propriétés de diffusion de la lumière des particules rencontrées dans ces milieux : gouttes, bulles et fibres homogènes ; particules sphériques, fibres et jets à gradient radial d'indice, à coeur ; particules ellipsoïdales, hétérogènes ou irrégulières. Ces développements théoriques et numériques sont basés sur la théorie de Lorenz- Mie ou des modèles asymptotiques : modèle statistique, optique physique et géométrique. La deuxième partie de ce manuscrit, introduit le principe de techniques optiques originales pour la caractérisation simultanée de la vitesse, de la taille et du matériau de particules en écoulement : technique Dual Burst, Dual Mode, Interférométrie phase Doppler à 3 faisceaux cohérents, diffractométrie haute résolution, diffusion critique et arc-en-ciel. La troisième partie présente différents travaux réalisés dans le cadre de collaborations universitaires ou industrielles, sur des sujets aussi variés que la caractérisation des propriétés optiques de globules rouges, la caractérisation de système en combustion, les instabilités de jets capillaires homogènes ou à coeur ; le fibrage du verre à haute température ; les fibres optiques ; l'étude expérimentale d'instabilités thermo-solutales et de l'hydrodynamique d'écoulements gaz-solides en lit fluidisé circulant. Ce manuscrit comprend également un résumé de mes activités d'enseignement, de valorisation et de management de la recherche, ainsi que les reproductions de dix articles