Les écoulements avec changement de phase se rencontrent dans nombre de systèmes aussi bien naturels que industriels. Ils sont notamment importants dans la sureté nucléaire, les échangeurs de chaleur (notamment dans les applications spatiales et les micro-échangeurs), les procédés d’enduction, la géothermie… Dans ces exemples la compréhension des mécanismes physiques des changements de phase est essentielle. Ces dernières années de nombreuses études à l’IMFT ont été menées dans cette thématiques à travers des thèses financées par les organismes de recherche (CEA, IRSN, ESA/CNES…) et des industriels (SNECMA, Thales, AIRBUS Defense and Space…

Le cours se propose d’introduire les concepts de base : thermodynamique des interfaces, équilibre entre phase, théorie de le nucléation homogène et hétérogène, mouillage et angle de contact. Ces concepts seront couplés aux écoulements pour caractériser les transferts de masse et d’énergie. Des exemples illustratifs seront pris dans les études précédemment menées.

• Rappel de thermodynamique : équilibre entre deux phases, tension de surface, équation de Laplace, nucléation homogène, mouillage, angle de contact, nucléation hétérogène

• Equations bilan et conditions de saut aux interfaces (masse, quantité de mouvement et enthalpie)

• Evaporation, ébullition en vase et condensation : évaporation d’une goutte en milieu infini ou sur paroi (température de Leidenfrost), courbe d’ébullition (ébullition nucléée, flux critique, ébullition en film…), croissance de bulle (Rayleigh-Plesset), détachement…

• Ebullition et condensation convective : régime d’écoulement, caractérisation des transferts thermiques