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Vie et mort d’une bulle de savon

Il ne sera pas à Cannes, mais ce film pourrait décrocher une Palme. Pas tant parce qu’il présente un agrégat de bulles qui éclatent une à une, se recombinent et finalement disparaissent, que parce qu’il a été entièrement calculé sur ordinateur, grâce à des modèles mathématiques qui simulent le comportement multi-physiques des mousses et qui pourraient permettre de mieux comprendre certains procédés en génie chimique.

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Vie et mort d’une bulle de savon
Vie et mort d’une bulle de savon

Les bulles de savon, et plus généralement les mousses, fascinent les enfants, mais aussi les chercheurs. Car elles leur posent depuis longtemps des questions difficiles : leur stabilité ou leur évolution résultent de phénomènes physiques à de multiples échelles, difficiles à appréhender en même temps. Des mathématiciens de Berkeley ont trouvé une solution pour simuler complètement l’évolution d’une mousse, jusqu’à sa disparition. Ils en ont même tiré un film, au prix de quelques jours de calculs sur des superordinateurs du Lawrence Berkeley National Laboratory.

Séparer les phénomènes et les recombiner

Pour simplifier le problème, la stratégie des chercheurs consiste à séparer les phénomènes qui se produisent dans la mousse, pour ensuite les recombiner. Dans l’évolution d’une mousse, ils ont donc distingué 3 phases : l’écoulement du fluide dans les parois liquides qui séparent les bulles, l’éclatement d’une bulle, et la recombinaison entre les bulles. Pour chacun de ces phénomènes, qui mettent en jeu les forces de gravité, la mécanique des fluides, la physique des interfaces, etc., ils ont établi un jeu d’équations qui permet de les modéliser séparément.

Ils ont enfin mis au point les technologies numériques pour les coupler. Un bémol tout de même : leur simulation ne fonctionne correctement que pour des mousses "sèches" (qui contiennent peu de liquide). En revanche, ils estiment que leur méthode de modélisation pourrait s’appliquer dans d’autres domaines.

 

Thierry Lucas

 
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