Thèse en cours

Mouvements de ligne de contact et solidification

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Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu en 2023. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Rodolphe Grivet
Direction : Christophe JosserandThomas Séon
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

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Résumé

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Ce manuscrit porte sur l’interaction entre les phénomènes de solidification et le mouvement de lignes de contact dans le contexte plus général de la solidification d’écoulements capillaires. Au delà de leur élégance esthétique, ces phénomènes sont d’une 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 l’écoulement, son rôle est essentiel dans le couplage entre l’écoulement 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 d’un impact de gouttes d’eau sur des surface froides, nous montrons que l’inertie couplée à la solidification rend progressivement le système superhydrophobe, un comportement qui a des conséquences drastiques sur la morphologie de l’impact et la transition au splash. Ce changement de comportement est caractérisé non seulement par l’évolution 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 d’une ligne de contact en recul sur de la glace en croissance (ménisque dynamique avec solidification), nous montrons qu’il est possible de maintenir une ligne de contact stationnaire à n’importe quel nombre capillaire, ce qui est confirmé par l’intégration numérique d’un modèle théorique. Ces dernières expériences suggèrent également un angle de contact non nul entre l’eau 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.