Simulation of the break-up of diphasic jets in a microchannel

¹ Université Bordeaux1, IMB - Inria Sud-Ouest 351, Cours de la Libération 33405 Talence; e-mail:bruneau@math.u-bordeaux1.fr
² Université Bordeaux1, IMB - Inria Sud-Ouest 351, Cours de la Libération 33405 Talence; e-mail:colin@math.u-bordeaux1.fr
³ Université Bordeaux1, IMB - Inria Sud-Ouest 351, Cours de la Libération 33405 Talence; e-mail:tancogne@math.u-bordeaux1.fr

Abstract

In this paper, diphasic flows driven by pressure gradient in channels of a few hundred of micrometres square sections are studied. At this scale, the interfacial effects are dominating and the instabilities processes are generally studied from the experimental point of view. The instability is a well-known hydrodynamic instability due to surface tension namely the Plateau-Rayleigh instability. In this work, tridimensional numerical simulations are presented to understand this phenomenon and more generally to study the behaviour of diphasic fluids evolving in square microchannels.

Résumé

Dans ce papier, des écoulements diphasiques évoluant dans des canaux possédant des sections carrées de l'ordre de la centaine de micromètres sont étudiés. A cette échelle, les effets interfaciaux sont prépondérants et les mécanismes d'instabilités de jets de fluides y sont généralement étudiés du point de vue expérimental. L'instabilité sous-jacente est l'instabilité de Plateau-Rayleigh. Son mécanisme est ici analysé grâce à la simulation numérique en 3D et plus généralement la dynamique particulière des écoulements diphasiques évoluant dans des microcanaux de section carrée est étudiée.