Simulation numérique du dispositif microfluidique bille d'un stylo

Abstract

La simulation numérique tend à prendre de plus en plus d’importance dans le développement des projets scientifiques actuels. Les simulations numériques ont l’avantage, par rapport aux expérimentations, d’être moins onéreuses et plus flexibles. Ce mémoire présente plusieurs simulations numériques effectuées sur le fonctionnement de la bille d’un stylo en traitant l’écoulement diphasique gaz-liquide en utilisant le logiciel CFX. En écrivant avec un stylo, on exerce une pression sur la bille qui rentre un peu dans la pointe et fait sortir de l’encre et en même temps fait entrer de l’air en créant un mélange indésirable qui affecte la performance de ce dispositif microfluidique. Mon travail consiste à concevoir et améliorer le fonctionnement de la bille du stylo après avoir choisi les différentes propriétés de l’encre (masse volumique et viscosité dynamique) et de la bille (vitesse de rotation) en traitant les phénomènes existants entre les différentes phases liquide, gazeuse et solide (tension superficielle et angle de contact). Cette étude m’a permis de constater que sous des petites vitesses de rotations de la bille (0.1rd/s-1rd/s) et dans une courte période de fonctionnement on garantit l’existence d’un liquide non gazeux, après avoir choisi les bonnes valeurs pour la viscosité et la masse volumique de l’encre, et les valeurs de la tension superficielle et l’angle de contact entre les trois phases. Une lecture fluide avec le stylo à bille nécessite un bon fonctionnement de la bille, ce dernier nécessite des bonnes propriétés du dispositif.