Champ des densités

 

C’est l’analyse principale des résultats, où on remarque l’évolution de la forme des gouttes, de l’interface et leur comportement avec le temps. On suivit le paramètre densité qui fonctionne comme une fonction échelon : si la densité est égale à 1 kg/m³ on est dans la phase continue, le gaz, si la densité est égale à 1000 kg/m³ on est dans la phase liquide, la goutte. Une valeur intermédiaire indique la région de l’interface qui on peut considérer comme placé à la position où la densité est égale à la moyenne entre les deux phases.

  • Coalescence des gouttes posés à α = 10°, 10000 itérations et temps physique de 0,0166 s.

On remarque que pour le cas d’une surface très mouillante la coalescence a beaucoup de difficulté de se produire et se développer. Dans l’échelle de temps physique simulé d’environ 10-2 s on ne remarque que le début de la coalescence et il reste difficile à analyser le comportement du phénomène globalement.

  • Coalescence des gouttes posés à α = 60°, 1000 itérations et temps physique de 0,00166 s.

Dans ce cas on observe que la coalescence est plus facilement déclenchée en observant l’échelle de temps physique qu’on obtient. En effet, on peut vérifier deux hypothèses trouvées en littérature autour de la coalescence à temps proches à zéro. La première est ce que la coalescence des deux gouttes de tailles différentes est quand même symétrique et  se comporte comme une coalescence de deux gouttes égales. La deuxième est ce qu’on observe que la coalescence n’affecte que les régions proches du ménisque et que les régions loin restent inchangées. Seulement après, avec le développement du phénomène qu’on remarque un éloignement du comportement par rapport à ces deux hypothèses.

  • Coalescence d’une goutte suspendu sur une posée à α = 60°, 1000 itérations et temps physique de 0,00166 s

On change la position de la goutte de moindre volume et on la place au-dessus de l’autre goutte pour observer la coalescence sans l’intervention de la surface solide, l’angle de contact n’influence que la forme de la goutte posée. On observe que l’interface cherche naturellement trouver la forme la plus stable d’une courbature constante, et ainsi elle tire le fluide vers l’extérieur des gouttes et induit un écoulement interne. Si on remarque le temps physique du calcul on peut dire que la coalescence est un phénomène rapide, car la gravité qui agit dans la direction verticale n’a pas de temps d’influencer le comportement des gouttes le long de la simulation.

  • Coalescence d’une goutte suspendu sur une posée à α = 120°, 1000 itérations et temps physique de 0,00166 s

Une surface non mouillante comme celui-ci à un angle de contact de 120° peut influencer la forme de la goutte posée ou bien de la goutte finale, mais le résultat est complétement équivalent au antérieur quand il s’agit du comportement de la coalescence dans l’échelle de temps physique analysé.

  • Coalescence d’une goutte en chute sur une posée à α = 120°

On désire imposer une vitesse initiale à la goutte avant la coalescence pour observer l’influence des effets hydrodynamique et les comparer aux effets interfaciaux. Alors on place la goutte suspendu à une hauteur initiale de deux fois son rayon pour que la gravité puisse agir et lui donner une vitesse considérable. Il faut forcement changer l’échelle de temps analysé jusqu’ici car à 10-2 s il n’est pas possible de observer les effets de la gravité dans les résultats. Comme les temps de calcul sont déjà trop importantes à 1000 itérations pour le maillage choisi, on est obligé de changer le maillage dans ce cas pour atteindre des temps de calcul plus courts pour augmenter le nombre d’itérations. On fait une simple augmentation de la taille des mailles par 2 pour diminuer le nombre totale de mailles dans le domaine de 2x2. Ainsi, on diminue le temps de calcul par itération, mais on le fait en détriment de la qualité et fiabilité des résultats car le maillage n’est plus celle choisit selon les critères de stabilité.

  • 30000 itérations et temps physique de 0,047 s

 

L’échelle de temps permet l’observation de la chute, suivit de la coalescence ou agglomération des deux gouttes et la formation de la goutte finale posée. On peut même observer que l’impact de la goutte induit une instabilité de l’interface qui oscille jusqu’à trouver sa forme finale stable. Il faut noter que la goutte touche la paroi à la droite qui, étant mouillante, tient la goutte finale.