De l'ébullition à la lévitation des gouttes pétillantes

From nucleate to film boiling in fizzy liquids

• Auteur / Autrice : Hugo Delrieu
• Direction : Laurent Duchemin, Philippe Bourrianne
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : ESPCI Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (PSL)

Mots clés

Mots clés libres

Dynamique de gouttelettes

Caléfaction

Tension de surface

Mécanique des fluides

Changement de phase

Droplets dynamics

Leidenfrost effect

Surface tension

Fluid mechanics

Phase change

Résumé

Une goutte d'un liquide volatil sur un solide chaud lévite grâce à sa propre vapeur. Ce phénomène, appelé effet Leidenfrost, offre des propriétés fascinantes comme l'absence d'adhérence, une mobilité extrême et une isolation thermique. La température critique pour observer la lévitation (température de Leidenfrost) est mal comprise. La rugosité du solide l'augmente, alors que les surfaces superhydrophobes la font baisser. Une étude récente a mis en évidence la lévitation à température ambiante avec des gouttes d'eau gazeuse sur un revêtement superhydrophobe. Le CO2 dissous s'échappe en créant une couche isolante qui maintient la goutte en lévitation. Ce système plus simple que l'effet Leidenfrost classique permet de mieux comprendre la transition entre ébullition localisée et génération d'un film gazeux. Ce projet vise à étudier expérimentalement la vitesse de libération du CO2, la formation de bulles et la stabilité de la couche de gaz isolante pour comprendre le mécanisme de lévitation froide.

A volatile liquid droplet placed on a hot solid levitates on its own vapor. This phenomenon, known as the Leidenfrost effect, exhibits surprising properties such as the absence of adhesion, extreme mobility, and thermal insulation. The critical temperature required for levitation (Leidenfrost temperature) is still not fully understood. While solid roughness increases this temperature, superhydrophobic surfaces have been shown to lower it. A recent study demonstrated levitation at room temperature with carbonated water droplets on a superhydrophobic coating. The dissolved CO2 escapes, creating an insulating layer that keeps the droplet levitating. This system, simpler than the classical Leidenfrost effect, provides a new perspective to understand the transition from nucleate boiling to film boiling. This project aims to experimentally investigate the CO2 release rate, bubble formation, and the stability of the insulating gas layer to unravel the mechanism behind cold levitation.