Condensation de gouttes et formation du givre sur des surfaces refroidies

Droplet condensation and ice formation on cooled substrates

• Auteur / Autrice : David Paulovics
• Direction : Christophe Raufaste, Franck Celestini
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique de Nice

Mots clés

Mots clés libres

Gouttes

Simulations

Texturation de surface

Condensation

Givre

Expériences

Ice

Condesation

Droplets

Simulations

Experiments

Structured surfaces

Résumé

Le sujet consiste en l'étude de la dynamique de condensation de gouttes d'eau sur des substrats refroidis, et de leur solidification lorsque les températures deviennent négatives. On s'intéressera notamment à l'influence de la température sur les propriétés de mouillabilité du substrat et ses conséquences sur les phénomènes de condensation et solidification. Pour cela différents types de substrats seront utilisés, lisses ou texturés, hydrophiles ou hydrophobes, et les dynamiques et motifs de condensation et de solidification seront étudiés systématiquement. Deux points seront abordés en priorité : 1) l'influence de la température sur les propriétés de mouillage des gouttes et sa conséquence sur le motif de condensation de gouttes (appelé figure de souffle). 2) la dynamique de propagation du givre à partir d'une figure de souffle. L'accent sera d'abord mis sur la condensation et la solidification de gouttes individuelles. On cherchera alors à identifier le mécanisme de couplage qui permet au givre de se propager de goutte en goutte. L'étudiant sera intégré à l'équipe Fluides Complexes de l'Institut de Physique de Nice (INPHYNI) et l'approche sera principalement expérimentale : elle consistera à coupler des techniques de microscopie optique et thermique avec des dispositifs de contrôle précis de la température. L'approche expérimentale sera complétée par une approche numérique/théorique en collaboration avec Thomas Frisch (INPHYNI, équipe de Physique Non-Linéaire et Hors-équilibre).

The project deals with droplet condensation on cold substrates, and ice formation that follows as temperature becomes negative. We will investigate the effect of the temperature on the wetting properties of the substrate as well as on the consequences on the aforementioned phenomena. To tackle this subject, several types of substrates will be used: smooth or textured, hydrophilic or hydrophobic. Dynamics and pattern formation of droplet condensation and ice formation will be studied systematically. Two points will be studied in priority: 1) The effect of temperature on the wetting properties of the substrate and the consequences in terms of pattern formation during droplet condensation. 2) The subsequent dynamics of ice formation as temperature is lowered below 0°C. First, condensation and solidification of single droplets will be studied. Second, we will investigate the mechanisms that allow solidification to propagate from one droplet to the next one. The student will be integrated in the Complex Fluids Team at the Physics Institute of Nice (INPHYNI). The work will be mostly experimental: it will consists in coupling classical and infrared microscopy with a temperature-controlled setup. Experiments will be supported by a numerical/theoretical approach in collaboration with Thomas Frisch (Nonlinear and Out-of-equilibrium Physics Teams, INPHYNI).