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1 PMMH - Physique et mécanique des milieux hétérogenes 2 LadHyX - Laboratoire d-hydrodynamique

Abstract : We investigate through several experiments the special dynamics generated by non-wetting objects.On a substrate textured with grooves forming a herringbone pattern, a Leidenfrost levitating liquid is propelled: the textures channel the vapor flow in a well-defined direction so that the slider above is driven by vapor viscosity. These deformable objects undergo very little friction on flat surfaces. However, on crenelated substrates, impacts on the texture sides greatly enhance dissipation. We extend this entrainment scenario to other situations where the liquid and its deformable nature is not involved anymore. A solid plate can levitate over a porous substrate through which air is blown. Again, escaping flow can be rectified by the textures and entrain the plate, leading to translation movement or even to rotation. If we create deeper channels hence losing flow confinement, we observe motion in the opposite direction due to -rocket effect- conservation of momentum. We are also interested in an extreme non-wetting situation: the falling drop. Indeed, all along the fall, the drop only experiences air drag friction, easily reaching high speeds. We tackle the problem of the dramatic issue of this fall: the impact. We first study the impact of a drop on a sieve. In this situation intermediate between a solid wall and no obstacle at all, mass either passes through the holes or gets stopped by the closings. We then focus on the impact force experienced by the substrates and characterize the force as a function of the drop and impact properties, but also of the nature of the solid on which impact takes place.

Résumé : Nous étudions à travers plusieurs expériences la dynamique spéciale engendrée par des objets non mouillants. Un liquide en état Leidenfrost est autopropulsé lorsqu’on le pose sur un substrat texturé avec des rainures formant un motif à chevrons: les textures canalisent l-écoulement de vapeur dans une direction bien définie de sorte que ces aéroglisseurs liquides sont entraînés par la vapeur sous-jacente. Ces objets déformables subissent très peu de friction sur une surface plane. Toutefois, sur des substrats crénelés, les impacts sur les textures créent une friction spéciale qui est également étudiée. Nous étendons ce scénario d-entraînement visqueux dans d-autres situations où le liquide est remplacé par une plaque solide. Pour permettre la lévitation, on le place sur un substrat poreux à travers lequel de l-air est soufflé. Une fois de plus, l’écoulement est rectifié par des textures permettant l’entraînement d’une lamelle de verre dans un mouvement de translation ou même de rotation. Si nous augmentons la profondeur des textures, le confinement est perdu et on observe un mouvement dans la direction opposée dû à l-effet fusée. Nous nous intéressons également à une situation de non mouillage particulièrement simple: la goutte en chute libre. Nous abordons le problème de l’issue de cette chute: l-impact. Nous étudions d-abord l-impact d-une goutte sur un tamis. Dans cette situation, le liquide passe à travers les trous ou est arrêté par les sections bouchées. Nous nous concentrons ensuite à la force d’impact subie par le substrat. Nous la mesurons et la calculons en fonction des caractéristiques du liquide, de l’impact, et de la nature du substrat.

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Keywords : Leidenfrost effect self-propulsion friction grid non-wetting drop interface

Mots-clés : Goutte non mouillante caléfaction texture autopropulsion lévitation impact





Autor: Dan Soto -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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