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Theses Year : 2010

Entraînements visqueux

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Abstract

We study experimentally different configuration of Newtonian viscous entrainment and drainage. We show that surface roughness drastically affects the coating laws of the dip- coating experiment : the entrained thickness is equal to the texture height below a critical capillary number, then increases and tends towards the smooth limit when it becomes much larger than the roughness. Th drainage is also affected, and features a sharp decrease. A two layer model is able to quantitatively reproduce all these observations. We then study the coating by an elastic sheet. When the scraper is just tangent to the deposition surface, a model reproduces the experimental results within a prefactor, which is part due to finite width effetcs. We then show that the deposition is very different when using a rigid scraper, and arrises from the stress divergence at scraper's tip. This study features the crucial role of the shape of the scraper. Lastly, we consider the filament withdrawn from a bath of viscous oil with a cylinder, and show the its size comes from a balance between viscous and gravity forces. The observed drainage law strongly depends on the size of the thread. This characteristic is also found when considering a horizontal viscous thread in the gravity field. We explain why "thick" filaments keep a catenary-like shape throughout their fall, whereas "small" ones evolve toward a "U" shape.
Nous étudions expérimentalement diverses configurations d'entraînement et de drai- nage visqueux. Dans un premier temps, nous montrons que la rugosité modifie les lois de l'enduction par trempage : l'épaisseur est égale à la taille de la texture jusqu' à un nombre capillaire critique, à partir duquel elle augmente pour rejoindre la loi obtenue sur surface lisse lorsque'elle devient largement supérieure à la rugosité. Le drainage gravitaire est également modifié, et présente en particulier une marche d'épaisseur. Un modèle à deux couches permet de rendre quantitativement compte de toutes ces observations. Nous étudions ensuite le dépôt à l'aide d'une membrane flexible. Dans le cas où le racloir est juste tangent à la surface de dépôt, un modèle décrit les expériences à un facteur près. Cette déviation est en partie due à des effets de bords. Nous montrons ensuite que la loi de dépôt est très différente avec un racloir rigide, et peut être comprise en considérant l'écoulement dans un coin. Cette étude nous permet d'insister sur l'importance de la forme de la membrane dans détermination de la loi d'entraînement. Enfin, nous nous intéressons à l'entraînement vertical par un cylindre d'un filament visqueux, dont la taille résulte alors d'un équilibre entre viscosité et gravité. Le drainage de ces objets est très différent selon les dimensions du cylindre. Cette différence de com- portement en fonction de la géométrie se retrouve dans l'évolution d'un filament horizontal soumis à la gravité. Nous expliquons pourquoi un "gros" filament conserve une forme de chaînette tout au long de sa chute, tandis qu'un "petit" évolue sous l'effet de la capillarité vers une forme de "U".
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Dates and versions

tel-00512382 , version 1 (30-08-2010)
tel-00512382 , version 2 (06-12-2010)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00512382 , version 2

Cite

Jacopo Seiwert. Entraînements visqueux. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Ecole Polytechnique X, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00512382v2⟩
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