Thèse soutenue

Etudes numériques et expérimentales des instabilités thermo-convectives dans une goutte sessile en cours d'évaporation
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Sanjeev Kumar
Direction : Marc MedaleDavid 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

Résumé

FR  |  
EN

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