Auteur / Autrice : | Sanjeev Kumar |
Direction : | Marc Medale, David Dominique Brutin |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides |
Date : | Soutenance le 14/10/2021 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI) (Marseille) |
Jury : | Président / Présidente : Muriel Carin |
Examinateurs / Examinatrices : Carlo Saverio Iorio, Christophe Delaroche | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Prashant Valluri, Élise Lorenceau |
Mots clés
Résumé
Dans cette thèse, nous avons exploré la dynamique d'une goutte sessile sur un substrat chauffé dans des conditions de microgravité (obtenues lors de vols paraboliques et d'expériences de fusées sondes). Des approches numériques et expérimentales ont été utilisées. La microgravité nous permet de quantifier et de distinguer l'influence de la convection naturelle sur le taux d'évaporation. Les résultats des expériences au sol et en fusée sonde montrent que la convection en phase vapeur pourrait jouer un rôle important dans l'évaporation de gouttes sessiles sous gravité. Un modèle numérique a été développé pour mieux comprendre la dynamique des gouttes qui se produit pendant le processus d'évaporation. Une validation quantitative de notre modèle a été effectuée en le comparant aux résultats expérimentaux. Nous suggérons une corrélation pour le taux d'évaporation d'une goutte sessile d'éthanol qui tient compte des paramètres physiques pertinents du problème. Simultanément, nous fournissons une analyse du mouvement de l'écoulement avec des calculs résolus en 3D pour toute la durée de vie de la goutte sessile qui s'évapore. Grâce à cette analyse, nous fournissons un aperçu de l'effet Marangoni dans la dynamique du processus d'évaporation et l'apparition d'instabilités secondaires. Nous saisissons les influences fines de l'apparition des instabilités secondaires sur le taux d'évaporation. Parallèlement, nous définissons le seuil d'instabilité pour la transition entre les instabilités primaires et secondaires de Marangoni via le nombre de Marangoni thermique et le rapport d'aspect géométrique