Approche du comportement dynamique d'un oxyde liquide dans un matériau composite « MAC »

Abstract

Les matériaux composites à matrice auto cicatrisante ont pour principale propriété la formation d'une phase liquide lorsque les fissures micrométriques du matériau apparaissent et réagissent avec l'oxygène. Cette phase liquide limite ainsi l’accès de l’oxygène et protège les fibres d’une rupture par oxydation. Cependant, pour des systèmes en rotation rapide, nous nous interrogeons quant au devenir de la phase liquide dans un système géométriquement complexe et hétérogène d’un point de vue chimique. Une approche par modélisation numérique à été entreprise, grâce au logiciel Thétis de l’I2M permettant la modélisation d'écoulements diphasiques incluant des phénomènes physiques tels que le mouillage, la tension de surface, les effets centrifuges. L'aptitude de Thétis® à prendre en compte les phénomènes cités plus haut, doit tout d'abord être évaluée. Ceci a été réalisé sur différentes situations. En premier lieu, le suivi dynamique d'une goutte impactée sur un plan incliné et mise en mouvement sous l'action de la gravité est reproduit. Ceci permet de comparer les différentes conformations prises par la goutte lors de son déplacement obtenues numériquement avec les résultats expérimentaux de Fujimoto. Nous nous intéressons ensuite à la validation de la loi de Hoffman-Tanner dans une configuration expérimentale conduite par Bico et Quéré (pont liquide dans un tube capillaire soumis à la gravité). La confrontation de nos simulations à leur expérience est conduite sur l’angle de contact d’avancée et sur l’épaisseur du film résiduel (loi de Bretherton) laissé lors du déplacement du pont. Enfin, dans des conditions plus proches du problème industriel, la formation d'un pont liquide induite par la croissance à débit constant de gouttes pariétales et la coalescence, ou non, entre deux plans parallèles sera étudiée. L'influence des forces de volume sur la formation du pont et sur son évolution est analysée à partir des résultats des simulations numériques