Impact et déformation de gouttes viscoplastiques

Impact and deformation of viscoplastic drops

• Auteur / Autrice : Kindness Isukwem
• Direction : Rudy Valette, Elie Hachem
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Soutenance le 25/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Ramos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rudy Valette, Elie Hachem, Philippe Coussot, Gareth McKINLEY, Christian Ligoure, Anselmo Soeiro Pereira, Romain Castellani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Coussot, Gareth McKINLEY
• DOI : 10.70675/42deb8e6zc97ez4a50z9477zad4315494241

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides

Simulations numériques directes avec particules résolues

Rhéologie

Mots clés libres

Impact de gouttes

Fluides viscoplastiques

Rhéologie

Écoulements multiphasiques

Surfaces libres

Simulations numériques

Expériences

Drop impact

Viscoplastic fluid

Rheology

Multiphase flows

Free surfaces

Numerical simulations

Experiments

Résumé

Cette thèse étudie les mécanismes physiques qui déterminent l'impact des gouttes viscoplastiques sur les surfaces (solides, gazeuses et liquides). Les matériaux viscoplastiques ont des caractéristiques à la fois solides et liquides, se comportant comme un solide sous faible contrainte et s'écoulant comme un liquide sous forte contrainte. Cette double nature rend l'étude de leur dynamique d'impact complexe et intéressante. La recherche vise à comprendre les mécanismes à l'origine de l'étalement, de la pénétration et de la rupture des gouttes lors de l'impact, en tenant compte de divers paramètres tels que les propriétés des gouttes, la vitesse d'impact et les caractéristiques de la surface.Il souligne l'importance de comprendre la dynamique des gouttes viscoplastiques pour des applications dans des secteurs tels que, l'impression à jet d'encre et la bio-impression. L'étude ouvre également des pistes pour de futures recherches visant à améliorer les méthodes numériques et à explorer des scénarios d'impact de goutte plus complexes.Dans l'ensemble, la recherche fournit des informations significatives sur le comportement des gouttes viscoplastiques lors d'un impact, en combinant des observations expérimentales avec des simulations numériques avancées pour améliorer la compréhension de ces phénomènes complexes.

This thesis studies the physical mechanisms that drive the impact of viscoplastic drops on surfaces (solid, gas and liquid). Viscoplastic materials have both solid and liquid characteristics, behaving as a solid under low stress and flowing like a liquid under high stress. This dual nature makes the study of their impact dynamics complex and interesting. The research aims to understand the mechanisms behind drop spreading, penetration, and breakup upon impact, considering various parameters such as drop properties, impact velocity, and surface characteristics.It highlights the importance of understanding viscoplastic drop dynamics for applications in industries such as coatings, inkjet printing, and bioprinting. The study also opens avenues for future research in improving numerical methods and exploring more complex drop impact scenarios.Overall, the research provides significant insights into the behavior of viscoplastic drops during impact, combining experimental observations with advanced numerical simulations to enhance the understanding of these complex phenomena.