Les traitements de mise en compression (galetage, grenaillage) sont couramment utilisés pour retarder la propagation de fissures ou de l'apparition de la corrosion dans les pièces fortement sollicitées et ainsi augmenter leur durée de vie. Parmi les procédés « innovants » de traitement, le grenaillage par jet d'eau cavitant (cavitation peening) permet d'induire des contraintes résiduelles à la surface d'une pièce sans problématique de pollution des surfaces traitées. De plus, ce procédé est particulièrement intéressant car il permet de traiter des géométries peu accessibles.

Certaines études permettent d'établir un lien empirique entre les paramètres de pilotage du procédé (matériau à traiter, énergie cinétique du jet, ...) et les améliorations apportées aux pièces (contraintes résiduelles et durée de vie en fatigue). Ceci reste toutefois insuffisant pour mener à une approche prédictive du procédé, les étapes intermédiaires du procédé étant peu ou mal comprises, notamment par son aspect mutliphysique.

Le grenaillage par jet d'eau cavitant consiste à envoyer sur la surface à traiter un jet à forte pression. Durant le procédé, le jet et la pièce sont immergés. Lors de l'impact avec la surface, l'énergie cinétique du jet produit des déformations plastiques superficielles qui induisent les contraintes résiduelles recherchées. Additionnellement, sous l'effet de la viscosité, la différence de vitesse entre le jet et le milieu liquide immobile, induit un fort cisaillement à l'écoulement. Des structures tourbillonnaires (dépressions) vont alors apparaître à la périphérie du jet et favoriser l'émergence de poches/bulles de cavitation. L'implosion des poches/bulles de vapeur modifie la contribution du jet au niveau des déformations générées à la surface du matériau. À cause de la dynamique extrême, complexe et interconnectée du phénomène de cavitation, cette contribution reste difficile à quantifier et à prédire. Au moins trois mécanismes additionnels dus à la présence de cavitation dans le jet sont toutefois identifiés. i) Si une bulle est « isolée » (absence de paroi ou d'autres bulles) elle implose violemment de manière quasi-sphérique générant une onde de pression. ii) À proximité d'une paroi ou d'une interface, les bulles implosent de manière non-sphérique. Un micro-jet liquide se forme et impacte la surface à une vitesse pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres par secondes. iii) Après implosion, des bulles de gaz incondensables subsistent. Ces bulles, plus petites, continuent à osciller sous leur influence réciproque ou sous l'influence d'autres bulles plus lointaines en phase d'implosion (cavitation en cascade).

Afin de quantifier les contraintes subies par une surface lors de l'implosion d'une bulle, un banc expérimental a été conçu. Un laser pulsé Nd:YAG est focalisé dans une cuve (6 cm x 6 cm x 6 cm) remplie d'eau bi-distillée. L'échauffement localisé de l'eau par l'impulsion laser permet de produire une bulle de taille contrôlée. Le comportement de cette bulle a un comportement proche des bulles de cavitation. La cuve est équipée d'un capteur en polyfluorure de vinylidène (PVDF) permettant la mesure ultra-rapide de variations de pression. Simultanément, l'évolution de la bulle est filmée avec une caméra rapide. L'évolution de la bulle est comparée à l'évolution prédite par le modèle de Gilmore. Les pressions déduites du modèle sont comparées aux pressions mesurées par le PVDF.