Modeling and simulation of droplets growing on patterned substrates during dropwise condensation

Le but de cette thèse est de développer un modèle de simulation numérique pour étudier le processus de condensation par gouttelette sur des substrats plats et texturés. La partie expérimentale a été réalisée sur des surfaces de polycarbonate qui ont été dupliquées à partir d'un moule métallique texturé en utilisant la technologie laser. Les échantillons sont montés sur une installation de condensation conçue dans le laboratoire. Les résultats de ces expériences sont des images en échelle de gris qui ont dû être binarisées afin d'obtenir les informations liées au taux de croissance des gouttelettes, à la densité et à la distribution spatiale. Ensuite, trois modèles différents ont été développés au cours de cette thèse pour décrire le comportement des gouttelettes:1. une méthode classique qui considère les gouttelettes comme des calottes sphériques se développant sur un substrat plat,2. une méthode qui considère les gouttelettes elliptiques (angle de contact = 90°) en croissance sur les substrats texturés,3. et une méthode modifiée qui considère les gouttelettes à coiffe ellipsoïdale (angle de contact ≠ 90°) en croissance sur les substrats texturés.Les résultats de ces trois méthodes sont validés par comparaison avec des données expérimentales sur une surface plane, 6 configurations différentes de surfaces à piliers et 6 configurations de motifs sinusoïdaux. La distribution spatiale des gouttelettes sur les substrats plats et texturés est étudiée à l'aide des méthodes Fry plot et K directionnel de Ripley. De plus, une méthode pour étudier la fonction de distribution de taille de petites gouttelettes est proposée en modifiant la méthode d'Abu-Orabi pour la surface unitaire.Les résultats montrent une concordance acceptable entre les modèles proposés et les données expérimentales respectives. Toujours en ce qui concerne la distribution spatiale, les petites gouttelettes initiales sont distribuées de manière complétement aléatoire, tandis que les gouttes coalescentes se forment dans le sens des motifs de texturation sur le substrat. The aim of this thesis is to develop a numerical simulation model to study the process of dropwise condensation on flat and textured substrates. The experimental part was carried out on the poly carbonate surfaces that were duplicated from a metallic mold textured using laser technology. The samples are monted on a home-made condensation set-up. The results of these experiments are gray scale images that had to be binarized in order