Spray et formation d’un film liquide sur un réseau 2D de fibres de verre

Sprays and formation of a liquid film on a 2D networks of glass fibres

• Auteur / Autrice : Hassan Madkour
• Direction : Camille Duprat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et des solides, acoustique
• Date : Soutenance le 08/11/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Hydrodynamique de l'École polytechnique (Palaiseau ; 1990-....) - Laboratoire d'hydrodynamique / LadHyX
• Jury : Président / Présidente : Laurent Limat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Camille Duprat, Arnaud Antkowiak, Anne-Laure Biance, Anaïs Gauthier, Alexis Duchesne, Hélène Parant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Antkowiak, Anne-Laure Biance

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capillarité

Pulvérisation

Matières plastiques renforcées à la fibre de verre

Mots clés libres

Sprays

Capillarité

Fibres

Capillarity

Sprays

Fibers

Résumé

Nous étudions la formation d'un film liquide par spray sur un voile de fibre de verre en mouillage total. Nous identifions trois étapes dans la formation du film, et nous nous concentrons sur la première de ces étapes, où le voile capture les gouttes du spray. Nous commençons par décrire la forme d'une goutte sur une grille contrôlée en mouillage total à l'aide d'arguments géométriques et énergétiques. Nous étudions ensuite l'impact d'une goutte sur ces grilles et les voiles intissés en fibre de verre. Nous définissons une large gamme de régimes d'impact et nous nous concentrons sur la capture et le « pinch-off » de la goutte. La goutte impacte le maillage, le traverse et s'allonge sous la forme d'un unique doigt liquide. Si cette elongation est supérieure à un certain critère la goutte n’est plus totalement capturée par la grille. Nous avons déterminé que ce mécanisme est inertio-capillaire et développé un modèle pour déterminer la vitesse de capture. Nous examinons ensuite l'étalement de la goutte à la surface des grilles en prenant en compte l'augmentation de la dissipation visqueuse et la perte de volume due à la pénétration afin de prédire le rayon d'étalement à l'aide d'une loi d'échelle. Enfin, nous réexaminons le processus de formation du film à l'aide des outils que nous avons déterminés.

We study the formation of a liquid film by spray on a fiberglass veil in total wetting. We identify three stages in film formation, and we focus on the first of these stages, where the veil captures drops from the spray. We start by describing the shape of a drop on a controlled mesh in total wetting using geo- metrical and energetic arguments. We then study the impact of a drop on controlled meshes and non wo- ven fiberglass veils. We define a wide range of impact regimes and focus on the capture and pinch-off of the drop. The drop impacts the mesh, crosses it and elongates in the form of a single liquid finger. If this elongation is greater than a certain criterion the drop pinches off. We have determined this mechanism to be inertio-capillary, and determined a model for the capture velocity. We then examine the spreading of the drop on the surface of the mesh, taking into account the increased viscous dissipation and the loss of volume due to penetration in order to predict the spreading radius using a scaling law. Finally, we reexamine the film formation process using the tools we have determined.