On the Landau-Levich transition - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2007

On the Landau-Levich transition

Nature de la transition de Landau-Levich

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Abstract

A solid surface can be coated by a thin film when the solid is withdrawn out of a bath of liquid. This dip coating process was first analyzed by Landau and Levich, who computed the thickness of the entrained film as a function of plate velocity. In the case of partial wetting, where the liquid does not naturally wet the plate, there is a threshold velocity below which the meniscus is steady and the solid remains dry. Liquid entrainment only occurs above this threshold value, and we investigate the dynamic wetting transition between from a stable meniscus to an entrained film.It has recently been predicted that a receding contact line becomes unstable when the capillary number exceeds a critical value Cac and that at this critical point perturbations of the contact line would relax with an infinite time. In our experiments, however, liquid entrainment occurs at a capillary number Ca* which is significantly lower than Cac. The critical behavior expected at Cac is thus avoided, and we observe that contact line perturbations decay with a finite relaxation time. The threshold velocity coincides precisely with the contact line velocity above the transition, and we attribute the early transition to the nucleation of a capillary ridge (see fig.) which moves ahead of the thin film. Hence, the characteristics of this ridge determine the threshold velocity for liquid entrainment. Observations are compared with a full-scale hydrodynamic model.
Un solide peut être recouvert d'un film mince de liquide quand celui-ci est retiré à vitesse constante en dehors du liquide. Ce processus d'enduisage par trempage a été initialement étudié par Landau et Levich. Dans le cas du mouillage partiel, il y a une vitesse seuil en dessous de laquelle le ménisque est stable et le solide reste sec. Nous étudions la transition de mouillage dynamique entre les deux états : à petite vitesse, un ménisque stable, à haute vitesse l'entraînement d'un film liquide. Il a été prédit qu'une ligne de contact devient instable pour une valeur du nombre capillaire supérieure à une valeur critique Cac et qu'une modulation périodique de la ligne de contact relaxe alors en un temps infini. Au cours de nos expériences, l'entraînement du liquide apparaît pour un nombre capillaire Ca* inférieur à Cac. Le comportement critique attendu à Cac est alors évité. On observe alors une relaxation de la ligne de contact en un temps fini. La vitesse seuil coïncide exactement avec la vitesse que connaît la ligne de contact au-delà de la transition. L'apparition de cette transition prématurée est expliquée par la nucléation d'un bourrelet capillaire qui se propage à l'intérieur du film liquide. Les caractéristiques du bourrelet déterminent la vitesse seuil d'entraînement du liquide. Les observations sont comparées avec un modèle hydrodynamique multi-échelles.
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Dates and versions

pastel-00518433 , version 1 (17-09-2010)

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  • HAL Id : pastel-00518433 , version 1

Cite

Giles Delon. Nature de la transition de Landau-Levich. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00518433⟩
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