Interfaces en grande déformation : oscillations, impacts, singularités
Résumé
We consider three experiments which deal with interfaces. First, we report gravity oscillations of a liquid column immersed in a bath. We stress some peculiarities of this open system and focus on the sources of dissipation (dominated by the entrance and exit effects). We give an analytical expression for it as a function of the geometry of the flow. Then, we are interested in the way a filter (a grid for example) can stop the liquid phase of an aerosol passing through it. We decompose this problem in three model situations: 1) impact of drop on a solid with small holes; 2) capture of a large drop by a small fibre; 3) for irregular grids, behaviour of a drop on a conical wire. We finally study the impact of a jet of a viscous fluid in a same liquid bath. We measure the radius of curvature of the interface which decreases exponentially with the speed of impact. Above a critical speed, the liquid fractures and air is pulled down in a narrow film, the thickness of which has been measured.
Nous avons considéré trois expériences mettant en jeu des interfaces déformées. Nous étudions d'abord une colonne liquide oscillant sous l'effet de la gravité. Outre le comportement original de cet oscillateur ouvert, la géométrie de l'écoulement induit une perte de charge singulière dont nous proposons une expression. Puis nous considérons l'impact de gouttes dans un trou ou sur une fibre (motifs élémentaires d'une grille) et caractérisons la vitesse de capture des gouttes en fonction des dimensions des motifs. En complément, nous décrivons l'évolution d'une goutte posée sur une fibre conique. Enfin, nous nous intéressons à l'impact d'un jet de liquide sur un bain de même nature. Nous mesurons le rayon de courbure de l'interface air-liquide à l'endroit de l'impact et montrons qu'il décroît exponentiellement avec la vitesse. À grande vitesse, l'interface ne peut supporter ce degré de confinement élevé et une fine lame d'air, dont nous mesurons l'épaisseur, est entraînée dans le bain.
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