Experimental and theoretical study about drop impact on inclined surfaces and substrates with different roughness and wettability

• Autores: Paula García Geijo
• Directores de la Tesis: José Manuel Gordillo Arias de Saavedra (dir. tes.), Guillaume Maurice Riboux Acher (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 74
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen
  • español

    En esta tesis se abordan tres aspectos relacionados con el impacto de gotas sobre superficies lisas y rugosas, tanto hidrofílicas como hidrófobas. El estudio del impacto de gotas sobre sustratos sólidos puede clasificarse en: i) el análisis de la expansión, conocida como spreading, y posterior retracción (en caso de que la hubiere), y ii) en la determinación de la velocidad crítica a partir de la cual la gota se disgrega en otras más pequeñas (fenómeno denominado splashing).

    Así, tras una breve introducción de los fenómenos a analizar, el segundo capítulo de esta tesis se dedicará al estudio de la evolución temporal de la expansión de gotas de líquidos de baja viscosidad al impactar sobre superficies lisas e inclinadas, siendo este proceso totalmente semejante al impacto de una gota formando una trayectoria inclinada con respecto a un substrato sólido horizontal. En estas situaciones, el proceso de expansión desarrolla asimetrías que no habían sido cuantificadas hasta la fecha.

    El tercer y cuarto capítulos están relacionados entre sí. En ellos se realiza un análisis exhaustivo del proceso de splashing en superficies rugosas, tanto hidrofílicas como hidrófobas, y se logra construir un diagrama que permite determinar la velocidad de transición al splash a presión atmosférica en función de las propiedades materiales del líquido, del ángulo de contacto estático, así como de la rugosidad relativa de la superficie. Por tanto, en esta tesis se proporciona una descripción completa de la transición al splash sobre superficies genéricas que posee un claro interés tecnológico.

  • English

    This thesis addresses three different topics related to drop impact on smooth and rough surfaces, not only in the hydrophilic case but also for hydrophobic substrates. The analysis of the drop impact over solid substrates can be classified in: i) drop spreading and subsequent retraction (if any), and ii) determination of the critical velocity at which the droplet disintegrates into smaller pieces, the so-called splashing process.

    Thus, once the problem at hand is introduced, the second chapter of this thesis is devoted to the study of the temporal evolution of the drop expansion that takes place when drops of low viscosity liquids impact over smooth inclined surfaces, being this process comparable to the impact of a drop following an inclined trajectory with respect to a horizontal substrate.

    In these cases, the drop expansion shows some asymmetries that had not been quantified hitherto.

    Chapters three and four are interrelated. Here, we conduct an exhaustive analysis of the splash transition over rough surfaces, both hydrophilic and hydrophobic, and we elaborate a diagram that allows determining the spreading-splashing transition at atmospheric conditions as a function of the liquid material properties, the static contact angle, and of the relative surface roughness. Therefore, this thesis provides a complete description of the splashing process over arbitrary substrates that possesses a clear technological interest.