Droplets from Bursting Bubbles at the Free Surface of a Water Jet

La propagation des agents pathogènes est une préoccupation primordiale pour la santé publique, étant donné son impact significatif sur les plans économique, sociétal et sanitaire. La transmission peut se produire par diverses voies, notamment le contact direct avec un hôte infecté, le contact indirect avec des surfaces contaminées et les aérosols. Les aérateurs de robinet ont été impliqués dans plusieurs épidémies d’agents pathogènes opportunistes dans les établissements de soins de santé. Dans les études menées suite à de telles éclosion, la voie de transmission des pathogènes d’un aérateur contaminé à un individu infecté est soit at- tribuée à un contact direct avec l’aérateur ou à l’usage de l’eau de robinet, soit indéterminée. En mesurant la distribution de taille des aérosols pour différents modèles d’aérateurs, nous avons constaté que ceux produisant des jets aérés génèrent la plus grand concentration de gouttelettes dans l’air, ces dernières pouvant propager des agents infectieux si l’eau est con- taminée. Cependant, l’aérosol généré dans ce cas n’a pas été caractérisé de manière détaillée, et son mécanisme de production n’a pas été étudié. Pour un jet aéré, les gouttelettes sont créées lorsque les bulles éclatent à la surface de l’eau. Par conséquent, le problème étudié dans cette thèse présente deux aspects: un aspect fondamental se concentrant sur l’éclatement de bulles à la surface libre cylindrique d’un jet, induit par une instabilité capillaire, et un aspect environnemental, l’aérosol résultant pouvant contribuer à la propagation des pathogènes si l’eau est contaminée. Tout d’abord, une évaluation quantitative du risque microbien (EQRM/QMRA) met en évi- dence que la production d’aérosols contribue de manière significative au risque d’infection, les jets de robinet aérés présentant le risque le plus élevé. Par conséquent, l’objectif initial est de caractériser les gouttelettes produites par un jet aéré généré par l’un des aérateurs de robinet précédemment testés, en utilisant un anémomètre à effect Doppler (PDA). Cette analyse fournit la taille et la vitesse des gouttelettes à différentes distances de la sortie du robinet, révélant l’existence de gouttelettes ayant des diamètres allant de 3 à 150 μm et des vitesses atteignant jusqu’à 3.8 m/s. Des images capturées par une caméra haute vitesse illustrent les résultats précédents en visualisant les trajectoires des gouttelettes et leur évolution. La plu- part des gouttelettes sont éjectées initialement vers le bas en s’éloignant du jet. Cependant, celles générées près de l’aérateur, ayant un diamètre inférieur à 50 μm, sont aspirées dans celui-ci. Les gouttelettes émises plus en aval avec un diamètre inférieur à 110 μm sont ralen- ties par leur traînée dans l’air, atteignant une trajectoire presque verticale, et pouvant être capturées dans la couche limite du jet. Le destin final des gouttelettes est estimé en utilisant un modèle prenant en compte leur évaporation.