Des gouttes de pluie qui coulent sur votre fenêtre au fluide qui passe par un test rapide COVID, nous ne pouvons pas passer une journée sans observer le monde de la dynamique des fluides. Naturellement, la façon dont les liquides traversent les surfaces est un sujet de nombreuses recherches, où de nouvelles découvertes peuvent avoir des effets profonds dans les domaines de la technologie de conversion d'énergie, du refroidissement électronique, des biocapteurs et des micro/nano-fabrications.
Aujourd'hui, grâce à la modélisation mathématique et à l'expérimentation, des chercheurs de la faculté d'ingénierie de l'université de Kyushu ont développé un principe fondamental de la dynamique des fluides. Leurs nouvelles découvertes pourraient conduire à un développement de produits plus efficace dans de nombreuses industries basées sur les liquides, telles que la fabrication d'électronique haut de gamme et le diagnostic des maladies en laboratoire sur puce.
"Nous vivons dans un monde omniprésent de liquides et d'écoulements", explique le professeur adjoint Zhenying Wang, premier auteur de l'étude publiée dans le Journal of Fluid Dynamics. . "Au fil des décennies, les scientifiques se sont efforcés de décrire mathématiquement les phénomènes apparemment simples d'écoulement et de propagation d'un liquide. Par exemple, la loi de Tanner décrit comment une gouttelette d'eau se propage sur une surface solide au fil du temps."
Ces équations restent cependant incomplètes. Même la loi classique de Tanner n'est valable que pour les liquides non volatils comme le pétrole. La loi devient moins fiable lorsqu'il s'agit de liquides volatils comme l'eau, l'alcool et les parfums en raison de l'entrée en jeu de la thermodynamique entre l'air, le liquide et la surface.
"Par conséquent, nous avons examiné les lois actuelles dans l'espoir d'élargir notre compréhension de la dynamique des liquides volatils", poursuit Wang. "Nous avons commencé par introduire mathématiquement des paramètres qui reflètent la façon dont les liquides volatils réagissent dans des conditions similaires lorsque la loi de Tanner a été dérivée."
L'équipe, en collaboration avec Prashant Valluri de l'Université d'Édimbourg et George Karapetsas de l'Université Aristote de Thessalonique, a ensuite mené une série d'expériences en imaginant soigneusement le mouvement et la thermodynamique des liquides volatils. Ces deux approches ont permis aux chercheurs d'étendre les principes établis de la dynamique des fluides et de dresser un tableau plus diversifié de la physique des liquides volatils interagissant avec une surface et l'air.
"Le travail décrit ici une vaste gamme de cas réels et dresse un tableau plus complet de la dynamique des liquides qui ne pourrait pas être expliqué simplement par la loi de Tanner", explique le co-auteur de l'article, le professeur agrégé Chihiro Inoue.
"À un niveau plus pratique, ces résultats pourraient jouer un rôle important dans diverses industries basées sur les liquides, par exemple dans le refroidissement de l'électronique et d'autres appareils énergétiques. Le monde de la dynamique des fluides peut être très méticuleux, mais un examen attentif est nécessaire. si nous espérons décrypter les flux fondamentaux qui nous entourent."
