Auteur / Autrice : | Rodolphe Grivet |
Direction : | Christophe Josserand, Thomas Seon |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Ingénierie, mécanique et énergétique |
Date : | Soutenance en 2023 |
Etablissement(s) : | Institut polytechnique de Paris |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : LADHYX - Laboratoire d'hydrodynamique |
Jury : | Président / Présidente : Laurence Talini |
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Josserand, Jens Eggers, Daniel Bonn, Laurent Limat, Christophe Raufaste, Emmanuel Villermaux, Thomas SéON | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jens Eggers, Daniel Bonn |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Ce manuscrit porte sur linteraction entre les phénomènes de solidification et le mouvement de lignes de contact dans le contexte plus général de la solidification découlements capillaires. Au delà de leur élégance esthétique, ces phénomènes sont dune importance capitale dans différents domaines industriels, tels que le givrage des aéronefs, les recouvrements métallurgiques ou encore la fabrication additive. Ils sont également très présents dans des contextes naturels, lors de la formation de cascades de glace ou de stalagmites par exemple. La ligne de contact déterminant des conditions aux limites géométriques pour lécoulement, son rôle est essentiel dans le couplage entre lécoulement et la solidification. Elle est cependant également affectée par cette dernière. Son comportement est donc examiné dans différentes situations expérimentales. Dans le cas du dépôt de gouttes sur des surfaces froides, nous montrons que la ligne de contact est arrêtée par la croissance de cristaux au contact de la surface, ce qui modifie la taille du dépôt final. Nous proposons un modèle simplifié permettant de comprendre la dynamique de ces cristaux. Dans le cas dun impact de gouttes deau sur des surface froides, nous montrons que linertie couplée à la solidification rend progressivement le système superhydrophobe, un comportement qui a des conséquences drastiques sur la morphologie de limpact et la transition au splash. Ce changement de comportement est caractérisé non seulement par lévolution de la vitesse de transition au splash, mais aussi par un changement de dynamique des gouttelettes secondaires. Nous présentons également des résultats expérimentaux sur l'impact d'une goutte d'eau chaude sur de la glace et montrons le rôle de la fusion de la glace dans l'augmentation du rayon d'étalement maximal de a goutte. Ensuite, dans le cas dune ligne de contact en recul sur de la glace en croissance (ménisque dynamique avec solidification), nous montrons quil est possible de maintenir une ligne de contact stationnaire à nimporte quel nombre capillaire, ce qui est confirmé par lintégration numérique dun modèle théorique. Ces dernières expériences suggèrent également un angle de contact non nul entre leau et la glace, indépendamment du changement de phase. Enfin, nous présentons des résultats expérimentaux montrant la dynamique d'accrochage-décrochage non-triviale d'une ligne de contact avançant sur de la glace.