Thèse Année : 2024

Study of drop impact over a thim inmiscible liquid film

Étude de l'impact d'une goutte sur film non minuscule

Pierre-Antoine Maës
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1471374
  • IdRef : 281932492

Résumé

Multi-phase flows are at the heart of many physical problems, from the impact of raindrops to the propagation of aerosols, from the atomization of a jet to microfluidic flows for example.In particular, these flows still remain little studied when more than two fluids (often liquid and gas) are involved. In this thesis we will numerically study flows with three immiscible fluids. Firstly, the numerical modeling of a three-fluid system will be developed and validated, based on the volume of fluid approach developed for two-phase flows. The digital work will be carried out using the free software Basilisk. Then, the numerical method will be used to first study the impact of aqueous drops on thin films of viscous oils, in the context of anti-frost treatment of structures. The study will focus on the influence of the oil film on both the trapping of an air bubble at short times as well as the formation of splashes at long times. Then, the impact of a drop of water on an oil film on the water surface will be studied and compared with experimental data. The theoretical analysis of the numerical results will make it possible to deduce simplified models of the physical mechanisms involved in these flows.
Les écoulements multi-phasiques sont au coeur de nombreux problèmes physiques, de l’impact de gouttes de pluie à la propagation d’aérosols, de l’atomisation d’un jet aux écoulements microfluidiques par exemple.En particulier, ces écoulements restent encore peu étudiés lorsque plus de deux fluides (souvent liquide et gaz) sont concernés. Dans cette thèse nous allons étudier numériquement des écoulements à trois fluides non-miscibles. Dans un premier temps, la modélisation numérique d’un système à trois fluides sera développée et validée, à partir de l’approche volume of fluid développée pour les écoulements diphasiques. Les travaux numériques seront réalisés à l'aide du logiciel libre Basilisk. Ensuite, la méthode numérique sera utilisée pour étudier dans un premier temps l’impact de gouttes aqueuses sur des films minces d’huiles visqueuses, dans le contexte du traitement anti-givre des structures. L’étude portera sur l’influence du film d’huile à la fois sur le piégeage d’une bulle d’air aux temps courts ainsi qu'à la formation d’éclaboussures aux temps longs. Ensuite, l’impact d’une goutte d’eau sur un film d’huile à la surface de l’eau sera érudiée et comparée avec des données expérimentales. L’analyse théorique des résultats numériques permettra de déduire des modélisations simplifiées des mécanismes physiques mis en jeu dans ces écoulements.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04931148 , version 1 (05-02-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04931148 , version 1

Citer

Pierre-Antoine Maës. Étude de l'impact d'une goutte sur film non minuscule. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Institut Polytechnique de Paris, 2024. Français. ⟨NNT : 2024IPPAX018⟩. ⟨tel-04931148⟩
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