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Modélisation de l’évaporation d’une gouttelette & Surface rheology in liquid film formation

Pierre Colinet & Benoit Scheid, TIPs - Physique des fluides, Université Libre de Bruxelles

22 February 2010

Modélisation micro-macro de l’évaporation d’une gouttelette sessile dans sa vapeur pure

Pierre Colinet

L’évaporation d’une gouttelette sessile est étudiée théoriquement afin d’examiner la possibilité de construire des modèles macroscopiques simples tenant compte de manière rigoureuse des effets microscopiques importants dans le voisinage de la ligne de contact. Cet objectif peut être atteint dans le cadre d’une théorie continue basée sur l’hypothèse de lubrification, et pour un liquide pur s’évaporant dans sa vapeur en l’absence de gaz inerte. Après avoir étudié la microstructure de la ligne de contact dans le cas le plus simple où un film adsorbé recouvre la partie « sèche » du substrat, le principe du couplage micro-macro est détaillé, et l’influence de la physique de la ligne de contact sur la dynamique macroscopique est étudiée. Il est démontré en particulier que l’évolution du rayon de la goutte b(t) n’obéit généralement pas à une loi d’échelle b (tmax-t)1/2. Ensuite, quelques raffinements du modèle microscopique de la ligne de contact sont présentés : l’absence de film adsorbé lorsque le paramètre d’étalement S n’est pas assez grand, et les fluctuations de pression en phase gazeuse. L’influence de la courbure macroscopique et de la vitesse de la ligne de contact est aussi brièvement évoquée, en insistant sur les questions qui restent encore ouvertes à ce stade.

The role of surface rheology in liquid film formation

Benoit Scheid

The role of surface rheology in fundamental fluid-dynamical systems, such as liquid coating flows and soap film formation, is poorly understood. We investigate the role of surface rheology in the classical film-coating problem. We propose a theoretical model that predicts film thickening based on a purely surface-viscous theory. The theory is supported by a set of new experimental data that demonstrates thickening even at very high surfactant concentration for which Marangoni effects are irrelevant. The model and experiments represent a new regime that has not been identified before and might have some implication in other systems such as bubble flow in microfluidic channels in presence of surfactants.