Évaluation des méthodes particulaires pour l'étude et la génération d'un sillage de gouttes

Abstract

Ces travaux de recherche présentent la construction d'un modèle de liquide particulaire en 2D dans le but de reproduire la génération d'un sillage de gouttes d'eau derrière une roue en rotation. La densité, la tension de surface, la compressibilité et la dynamique du liquide sont les paramètres physiques que l'étude tente de reproduire adéquatement lors des simulations. Les interactions radiales qui apparaissent entre les particules du liquide sont définies en transposant les liens intermoléculaires de l'eau à l'échelle mésoscopique. Les interactions transverses entre les particules sont représentées par un terme visqueux similaire à la viscosité dynamique [micro] des équations de Navier-Stokes. Ce modèle est utilisé afin d'étudier l'évolution de la collision entre deux gouttes de liquide de 500 [micromètres] de diamètre. Les résultats de ces simulations montrent que l'utilisation d'un modèle 2D restreint les modes de coalescence ou de séparation des gouttes à la suite de la collision. L'introduction d'une surface solide est réalisée en développant une fonction de paroi mathématique qui définit la force entre le liquide et le solide. L'ajustement de l'adhésion du liquide sur la paroi est réalisé en observant l'angle de mouillage d'une goutte de liquide déposée sur une surface plane. Finalement, l'atomisation de liquide par une roue en rotation est étudiée en utilisant une paroi circulaire en rotation traversant un film de liquide immobile sur une surface plane. Cette étude arrive à la conclusion qu'une approche particulaire permet la génération d'un nuage de gouttes derrière une roue en rotation. Cependant, ce type d'approche devrait être utilisé en 3D afin de mieux reproduire l'ensemble des propriétés physiques d'un liquide.