Description atomistique de la propagation d’un front de givre par formation de ponts de glace entre gouttes solides et gouttes liquides

Stefano Curiotto, David Paulovics, Christophe Raufaste, Franck Celestini, Thomas Frisch, Frédéric Leroy, Fabien Cheynis and Pierre Müller

Collaboration CINaM, INPHYNI (Institut de Physique de Nice)

Langmuir Décembre 2022

La propagation du givre dans un assemblage de gouttelettes de rosée surfondues procède par la croissance de protrusions de glace depuis les particules de glace vers les gouttelettes encore liquides qui se solidifient dès lors qu’elles sont atteintes par une protrusion.

Dans ce travail, nous développons un modèle Monte Carlo Cinétique (KMC) pour étudier la cinétique de formation des protrusions de glace. Les simulations KMC reproduisent bien les résultats expérimentaux rapportés dans la littérature. Elles sont complétées par un modèle analytique 1D basé sur le gradient de concentration des molécules d’eau entre une gouttelette et une particule de glace et met en évidence la relation entre la cinétique de croissance de la protubérance et des paramètres tels que la distance inter-gouttelettes, la diffusivité de l’eau et le gradient de concentration. En comparant les simulations, le modèle analytique et les résultats expérimentaux de la littérature, nous concluons que la propagation du givre sur un substrat plat dans un assemblage de gouttelettes de rosée surfondues avec un espacement inter-gouttelettes supérieur à environ 1 μm est limitée par la diffusivité des molécules d’eau.