Fluids fragmentation and coalescence
Fragmentation et coalescence dans les fluides
Résumé
The destabilisation and fragmentation of liquid systems into thin layers frequently occur in many natural as well as industrial processes. This experimental study is devoted to the description, understanding and to the prediction of the mechanisms of instabilities and drop formation.
The first study deals with the fragmentation of a thin fluid layer which freely falls into a Hele-Shaw cell. Mobile contact angles induce different pressures at the interface level and then induce a pressure gradient within the fluid, which favours instability. A linear stability analysis correctly predicts the growth rates and shows the existence of a plateau in the dispersion relation.
The second one is an analysis of drop deformation and break-up within a jet flow. We show that deformation occurs for a particular critical Weber number. We offer a model for the description of the formation and of the ensuing growth of the bag, called bag-breakup.
The third study is about the impact of a drop on a solid of comparable size. We show that the drop gets deform into a liquid sheet surrounded by a rim. We show how the development of the liquid sheet depends on the critical Weber number contrary to its dynamical evolution. We offer a model which correctly predicts the sheet size as well as that of the esulting drops.
A fourth study is devoted to foam coarsening. We show a new experimental device of foam wind tunnel. We compare the traditional experimental devices with ours. We also show an experimental
evidence of von Neumann's law.
The first study deals with the fragmentation of a thin fluid layer which freely falls into a Hele-Shaw cell. Mobile contact angles induce different pressures at the interface level and then induce a pressure gradient within the fluid, which favours instability. A linear stability analysis correctly predicts the growth rates and shows the existence of a plateau in the dispersion relation.
The second one is an analysis of drop deformation and break-up within a jet flow. We show that deformation occurs for a particular critical Weber number. We offer a model for the description of the formation and of the ensuing growth of the bag, called bag-breakup.
The third study is about the impact of a drop on a solid of comparable size. We show that the drop gets deform into a liquid sheet surrounded by a rim. We show how the development of the liquid sheet depends on the critical Weber number contrary to its dynamical evolution. We offer a model which correctly predicts the sheet size as well as that of the esulting drops.
A fourth study is devoted to foam coarsening. We show a new experimental device of foam wind tunnel. We compare the traditional experimental devices with ours. We also show an experimental
evidence of von Neumann's law.
La déstabilisation et la fragmentation de systèmes liquides en couches minces se rencontrent fréquemment dans la nature, ainsi que dans des contextes industriels. Cette éude expérimentale entreprend de décrire, comprendre et prévoir les mécanismes des instabilités et de formation des fragments liquides.
Une première étude concerne la brisure d'une fine bandelette liquide chutant librement dans une cellule de Hele-Shaw. Les lignes de contact mobiles introduisent des pressions différentes au niveau des interfaces et établissent un gradient de pression dans le fluide, favorisant ainsi sa déstabilisation. Une analyse de stabilité linéaire prédit correctement les taux de croissance et montre l'existence d'un plateau sur la relation de dispersion.
Une seconde étude analyse la déformation et la brisure d'une goutte liquide au sein d'un jet gazeux. Nous montrons que la d´eformation se produit à partir d'un certain nombre de Weber critique et nous proposons un modèle sur la formation et le gonflement du sac qui s'en suit, également appelé bag-breakup.
Une troisième étude concerne l'impact d'une goutte sur un solide de taille comparable. Nous montrons que la goutte se déorme pour former une nappe liquide entouré d'un bourrelet. Nous montrons que l'extension de la nappe déend du nombre de Weber contrairement à sa dynamique. Nous proposons également un modèle qui prédit correctement la taille de la nappe ainsi que la taille des fragments obtenus.
Une quatrième étude est dédiée au phénomène de vieillissement des mousses. Nous exposons un nouveau dispositif expérimental de soufflerie à mousse. Nous donnons une comparaison entre les systèmes expérimentaux classiques et notre dispositif. Nous montrant également une preuve expérimentale de la loi de von Neumann.
Une première étude concerne la brisure d'une fine bandelette liquide chutant librement dans une cellule de Hele-Shaw. Les lignes de contact mobiles introduisent des pressions différentes au niveau des interfaces et établissent un gradient de pression dans le fluide, favorisant ainsi sa déstabilisation. Une analyse de stabilité linéaire prédit correctement les taux de croissance et montre l'existence d'un plateau sur la relation de dispersion.
Une seconde étude analyse la déformation et la brisure d'une goutte liquide au sein d'un jet gazeux. Nous montrons que la d´eformation se produit à partir d'un certain nombre de Weber critique et nous proposons un modèle sur la formation et le gonflement du sac qui s'en suit, également appelé bag-breakup.
Une troisième étude concerne l'impact d'une goutte sur un solide de taille comparable. Nous montrons que la goutte se déorme pour former une nappe liquide entouré d'un bourrelet. Nous montrons que l'extension de la nappe déend du nombre de Weber contrairement à sa dynamique. Nous proposons également un modèle qui prédit correctement la taille de la nappe ainsi que la taille des fragments obtenus.
Une quatrième étude est dédiée au phénomène de vieillissement des mousses. Nous exposons un nouveau dispositif expérimental de soufflerie à mousse. Nous donnons une comparaison entre les systèmes expérimentaux classiques et notre dispositif. Nous montrant également une preuve expérimentale de la loi de von Neumann.
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