Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Le phénomène d'atomisation (ou pulvérisation) est présent dans de nombreux domaines industriels (automobile, traitement de surface, médecine, parfumerie, électronique, météorologie, etc.). Les processus et mécanismes physiques mis en jeu sont en général assez simples sur le principe, mais le passage d'une phase continue liquide à une phase dispersée se fait par la déformation puis la rupture de la surface, ce qui implique un certain degrés de complexité. Sont traitées dans cet article les principales voies théoriques explorées pour la représentation de l'atomisation.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Luis LE MOYNE : Docteur en mécanique, habilité à diriger des recherches - Ingénieur de l'École nationale supérieure d'arts et métiers (ENSAM) - Professeur des universités, institut supérieur de l'automobile et des transports, université de bourgogne, Nevers
INTRODUCTION
Les processus de formation de gouttes et particules sont omniprésents dans l'industrie et dans la nature : les chambres de combustion des voitures, des avions, des fusées, des chaudières, les traitements de surface (peintures, revêtements, nettoyage…), les traitements thermiques, les inhalateurs en médecine, la parfumerie, l'épandage agricole, les imprimantes et photocopieurs, la fabrication de composants électroniques, les extincteurs d'incendie, mais aussi dans le brouillard, la pluie, les nuages, les éruptions volcaniques, les geysers… De façon générale, l'étude de la formation de gouttes et particules est commune aux processus d'émulsion, de séparation de liquides, de vaporisation et condensation, qu'on veuille accélérer ces processus par la formation de gouttes ou au contraire les ralentir en évitant l'apparition de gouttes.
Les processus et mécanismes physiques mis en jeu sont en général assez simples sur le principe, mais le passage d'une phase continue liquide à une phase dispersée se fait par la déformation puis la rupture de la surface. Cette déformation apparaît subtilement, d'abord comme une perturbation superficielle imperceptible. Puis, grâce à l'amplification par le couplage de forces appliquées au liquide, la perturbation grandit et atteint une amplitude telle que les contraintes appliquées dépassent celles qui permettent la cohésion ; c'est la rupture. Des phénomènes non-linéaires sont donc responsables du passage à la phase dispersée et, par nature, leurs expressions présentent des difficultés aux mathématiciens et aux physiciens voulant prévoir ou reproduire leurs effets.
C'est un domaine où la théorie est encore relativement élémentaire dans le sens où seuls quelques cas d'école d'atomisation (instabilité de Rayleigh) bénéficient d'expressions permettant une quantification précise de la taille et de la vitesse des gouttes produites. Dans la plupart des cas, seules les tendances et les aspects qualitatifs peuvent être reproduits par la théorie. Nous verrons dans cette section quelles sont les principales voies théoriques explorées pour la représentation de l'atomisation de façon aussi exhaustive que possible. Néanmoins, compte tenu du grand nombre de travaux menés sur le sujet et de la complexité de certaines expressions algébriques, nous suggérons au lecteur voulant approfondir le sujet de se référer à la bibliographie.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(202 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Théories de stabilité linéaires
English
1. Formation de gouttes
1.1 Ligaments
L'étape intermédiaire entre la surface de liquide en déformation et l'apparition des gouttes est la formation de ligaments, filaments ou digitations à la surface du liquide. Les caractéristiques de ces ligaments dépendent des conditions « externes » de l'écoulement et des propriétés du liquide. L'étirement de ces ligaments conduit à une épaisseur radiale telle que le volume de liquide contenu se conserve, donc pouvant être relativement faible, jusqu'à ce que la rupture intervienne et les forces de tension superficielle remodèlent le liquide sous forme de gouttes. Le rayon final de ces gouttes peut être très supérieur à l'épaisseur moyenne des ligaments, mais de l'ordre de grandeur de la racine cubique du volume du filament. Une des raisons pour que les gouttes résultant de la rupture des ligaments soient si grosses réside dans la « cascade de coalescence » qui tend à regrouper les fragments issus de la rupture initiale du ligament. Tant qu'il y a une attache du ligament à la masse liquide, l'instabilité capillaire est ralentie, alors que le ligament est étiré par sa propre inertie, par des forces aérodynamiques, des ondes capillaires et d'autres mécanismes.
Lorsque le liquide constituant le ligament se détache, l'échelle de temps des phénomènes de rupture et de coalescence devient inférieure. En effet, une analyse dimensionnelle simple permet de former une échelle temporelle pour l'action de la tension superficielle
à partir du volume V du ligament. Si les forces agissant sur celui-ci sont plus rapides, le ligament s'étire. Lors de la rupture, cette échelle temporelle devient
où h est l'épaisseur du ligament.
La dynamique des filaments a été étudiée notamment par Villermaux et Marmottant dans ...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(202 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Formation de gouttes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - EGGERS (J.) - Theory of drop formation. - Physics of Fluids, 7, p. 941-953 (1994).
-
(2) - PHILLIPS, OSMAN (A.B.) - Computational and experimental analysis of dynamics of drop formation. - Phys. Fluids, DOI:10.1063/1.870224, 11(12), p. 3577 (1999).
-
(3) - BOECK (T.), ZALESKI (S.) - Numerical simulation of liquid – Gas interfaces with applications to atomization. - XXI International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Warsaw, Poland, 15-21 août 2004.
-
(4) - BREMOND (N.), VILLERMAUX (E.) - Atomization by jet impact. - J. Fluid Mech., vol. 549, p. 273-306 (2006).
-
(5) - HUIMIN (L.) - Science and engineering of droplets fundamentals and applications. - Noyes publications Park Ridge, New Jersey, USA, William Andrew publishing, LLC Norwich, New York, USA (1981).
-
(6) - LEFEBVRE (A.H.) - Atomization and sprays. - Taylor...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(202 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
