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32 Chapitre I : Etude bibliographique
Des modèles numériques ont été développés par R. Ghafouri et J. Mostaghini
[Ghafouri-azar et al, 2001] pour expliquer l’étalement de particules de Nickel à partir des
équations de Navier et Stockes. (Dans cette modélisation, le flux est supposé laminaire et le
liquide incompressible, le système est axisymétrique, l'impact est vertical, le transfert radiatif
n'est pas pris en considération et la surface est considérée comme étant lisse, homogène et
isotrope).
Les simulations numériques ont montré des problèmes d’instabilité d’écoulement dus
à la solidification précoce (Rayleigh-Taylor) ce qui conduit au « splashing » horizontal même
sur des substrats ayant une température supérieure à la température de transition. L’étalement
et la solidification simultanées de la particule déterminent sa forme finale. En simulation
numérique, chauffer le substrat permet d’avoir un délai de solidification (la température de
fusion du Nickel est de l’ordre de 1600°C) qui limite le splashing d’étalement. Cependant,
l’expérience montre que plus le substrat est chauffé, plus il s’oxyde (à l’air libre) augmentant
ainsi la résistance thermique de contact.
Les résultats obtenus par Mostaghimi sont opposés aux résultats expérimentaux
obtenus par Vardelle [A.C Léger et al, 1996, 1997 ]. Cela montre que beaucoup d’éléments
ne sont pas encore bien maîtrisés dans la compréhension des mécanismes d’étalement et que
des recherches restent à faire.
Pour résumer, la solidification dépend majoritairement de la température de transition
et de ce fait de la résistance thermique de contact entre particules étalées et substrat. En effet,
l’expérimentation montre que si la température du substrat est supérieure à la température de
transition, la solidification s’opère sur une grande partie de la surface de la lamelle alors que
dans le cas contraire il peut subsister de nombreux « vides » à l’interface. Cette solidification
irrégulière peut participer à des phénomènes de splashing horizontaux.
Par exemple, en plasma d’arc classique, si Tsubstrat>TT , la résistance thermique de
contact RTH est inférieure à 10 -8 m 2 .K/W , alors le taux de refroidissement (CR : Cooling
Rate) est compris entre 10 8 et 10 9 K/s alors que pour Tsubstrat10 -7 m 2 .K/W et
10 7