| Résumé : |
La compréhension des phénomènes de déformation de gouttes après impact constitue un enjeu considérable pour des secteurs industriels tels que l'impression par jet d'encre, l'application de pesticides, le revêtement par pulvérisation, etc. Pourtant, la description des déformations biaxiales subies par des gouttes de fluides non-newtoniens, pour lesquels les effets de viscosité et d'élastiçité jouent un rôle, fait défaut. Pour ces raisons, nous étudions les déformations subies par des gouttes de fluides complexes après impact. Un premier dispositif expérimental s'appuyant sur l'effet Leidenfrost froid, lors duquel une fine couche d'azote s'évapore sous la nappe en expansion, nous permet d'être dans les conditions idéales pour étudier le phénomène d'impact sans dissipation causée par cisaillement. Ces conditions expérimentales simplifiées couplées avec des fluides modèles dont les propriétés viscoélastiques peuvent être ajustées nous ont permis de modéliser la dynamique d'expansion de nappes de fluides newtoniens jusqu'à des viscosités élevées et des fluides de Maxwell dont le temps de relaxation caractéristique est plus grand, plus petit ou comparable au temps caractéristique de l'expérience. Ce modèle s'inspire du mouvement d'un oscillateur harmonique amorti non-linéaire. Nous avons également pu identifier, grâce à nos conditions expérimentale simplifiées, le mode de dissipation associé au processus d'expansion de nappes liquides sur des surfaces répulsives comme étant due à la viscosité extensionnelle biaxiale. La compétition entre les effets de cette viscosité extensionnelle biaxiale et de la viscosité due au cisaillement est évaluée ensuite grâce à un deuxième dispositif expérimental plus pragmatique. Dans ce cas, les gouttes sont impactées sur de petites surface solides de tailles variables. Nous nous intéressons aussi à l'émergence et à la dynamique du bourrelet entourant une nappe visqueuse en expansion. Nous présentons des mesures directes du champ d'épaisseur de la nappe qui permettent de mesurer les évolutions temporelles de la forme et du volume du bourrelet. Un modèle analytique est développé pour prédire la vitesse de remplissage du bourrelet. |
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Gouttes et billes sous grande déformation biaxiale : le rôle de la viscosité et de l'élasticité in RHEOLOGIE, Vol. 42 (12/2022)
