Melting droplet on an inclined plane

Ce travail porte sur l’étude expérimentale du dégivrage d’une goutte initialement gelée et déposée sur une paroi inclinée. L’objectif principal est de comprendre comment l’angle d’inclinaison de la paroi et le volume initial de la goutte influencent la dynamique de fonte, le glissement de la goutte dégivrée, ainsi que l’épaisseur critique de glace qui permet la transition entre l’adhérence et le mouvement. Cette problématique présente un intérêt majeur pour plusieurs applications industrielles, notamment le dégivrage des surfaces aéronautiques, les systèmes de réfrigération, les échangeurs thermiques, ou encore les stratégies de gestion de l’humidité dans les environnements froids. L’étude combine imagerie haute résolution et mesures temporelles précises pour suivre l’évolution de la goutte au cours du processus de dégivrage. La configuration expérimentale permet de visualiser en continu le front de dégivrage, c’est-à-dire la frontière entre la phase solide et la phase liquide. Ces observations mettent en évidence des régimes distincts de fonte, influencés par la géométrie de la goutte, les flux de chaleur imposés, et la gravité. Les résultats montrent que l’angle de la paroi joue un rôle déterminant à la fois sur la morphologie de la phase fondue et sur la répartition de l’épaisseur résiduelle de glace. Plus l’inclinaison est forte, plus la goutte liquide se réorganise rapidement, ce qui modifie la localisation du front de dégivrage et l’équilibre des forces hydrodynamiques. Un paramètre clé mis en évidence est l’épaisseur minimale de glace à partir de laquelle le poids de la goutte liquéfiée surmonte l’adhérence solide, entraînant le glissement. Cette épaisseur critique dépend fortement du volume de la goutte : les volumes plus importants nécessitent un film solide plus mince pour initier le mouvement, en raison d’une force gravitaire accrue. Enfin, la dynamique de glissement de la goutte partiellement ou totalement fondue est caractérisée en termes de vitesse instantanée, d’accélération et de modification de forme. Ces paramètres fournissent des éléments essentiels pour modéliser la transition mouillage-adhérence-glissement et pour améliorer les stratégies de dégivrage actif ou passif. Ce travail apporte ainsi de nouveaux éléments de compréhension sur les mécanismes couplés de fonte, d’hydrodynamique et d’adhérence, et ouvre la voie à des approches de modélisation prédictives intégrant à la fois la thermodynamique du dégivrage et la mécanique du glissement des gouttes.

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