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Theses Year : 2010

Interfaces à grains, et autres situations de mouillage nul

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Abstract

Adding an intermediate phase (gaseous or granular) between a drop and a surface prevent the wetting of the liquid. We study experimentally the consequences of the presence of this phase on the movement of liquid drops. In a first part, we focus on situations of non-wetting induced by the presence of a gaseous film between the liquid and the surface. One consequence of this film is to set in motion a Leindenfrost drop on a hot asymmetric (ratchet-like) surface. We found that the asymmetric flow of gas through the vapor film between the droplet and the surface causes the propulsion of the drop by rocket effect. Conversely, the thin film insulation may induce additional viscous dissipation as observed for example in the rebound of a soap bubble on a liquid. The second part of this work is devoted to another situation of non-wetting achieved by adding grains at the surface of a drop (called liquid marble). It then forms a composite interface, both capillary and granular which can be highly dissipative : when the density of grains is low, it behaves like a gaz-liquid interface but when the density of grains on the surface densities approach of jamming, the granular nature of the interface prevails. Then, the friction between the grains determines the shape and dynamics of the liquid marbles. We show that the rheology of these interfaces is similar to that of dense granular flows.
Intercaler une phase intermédiaire (gazeuse ou granulaire) entre une goutte et une surface crée une situation de mouillage nul. Nous étudions expérimentalement les conséquences de la présence de cette phase sur le mouvement des gouttes d'eau. Dans une première partie, nous nous intéressons à des situations de non-mouillage induites par la présence d'un film gazeux entre le liquide et la surface. Une conséquence de la présence de ce film est la mise en mouvement d'une goutte en caléfaction sur une surface chaude de profil périodique et asymétrique (en forme de toit d'usine). Nous mettons en évidence que l'écoulement asymétrique du gaz dans le film de vapeur entre la goutte et la surface provoque la propulsion de la goutte par effet fusée. À l'inverse, la faible épaisseur du film isolant peut induire une dissipation visqueuse supplémentaire que l'on observe par exemple lors du rebond d'une bulle de savon sur un liquide. La deuxième partie de ce travail est consacrée à une autre situation de non-mouillage réalisée par l'ajout de grains à la surface d'une goutte (appelée goutte enrobée). On forme alors une interface composite, à la fois capillaire et granulaire qui peut présenter un caractère fortement dissipatif : lorsque la densité de grains est faible, son comportement est celui du liquide qui la compose mais lorsque la densité de grains à la surface approche des densités du jamming, caractère granulaire de l'interface l'emporte. Le frottement entre grains détermine alors la forme ainsi que la dynamique des gouttes enrobées. Nous montrons que la rhéologie de ces interfaces est alors similaire à celle des écoulements granulaires denses.
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Dates and versions

pastel-00555816 , version 1 (14-01-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00555816 , version 1

Cite

Guillaume Lagubeau. Interfaces à grains, et autres situations de mouillage nul. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00555816⟩
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