Abstract :
[en] Understanding the dynamics of droplet motion on curved substrates is crucial for optimizing water collection technologies, particularly in environments where atmospheric water harvesting is essential. This study experimentally investigates the behavior of droplets on various macroscopic structures, including flat surfaces with curved grooves, vertical cylindrical fibers, and conical fibers. Through experimental observations, the research reveals that factors such as convex grooves, fiber twists, gradient radii and pre-existing wetting conditions significantly influence droplet spreading, dynamics and shape transitions. Specifically, droplets within convex grooves spread faster than those in concave ones. The descent of droplets along vertical fibers is characterized by a self-supply mechanism, where the liquid film left behind the droplet contributes to the formation of subsequent droplets. On twisted fibers, droplets follow a helical path governed by the groove geometry. Droplets on conical fibers spontaneously move towards the base of the cone, with their dynamics influenced by their shape. The findings of this work contribute to the design of more efficient substrates for droplet drainage, offering practical applications in the development of optimized fog collectors composed of fiber meshes.
[fr] Comprendre la dynamique du mouvement des gouttes de liquide sur des substrats courbés est essentiel pour optimiser les technologies de collecte d'eau, en particulier dans les environnements où la récolte de l'eau atmosphérique est primordiale. Cette étude examine expérimentalement le comportement des gouttes sur diverses structures macroscopiques, y compris des surfaces planes avec des rainures courbes, des fibres cylindriques verticales et des fibres coniques. À travers des observations expérimentales, la recherche révèle que des facteurs tels que les rainures convexes, les torsions entre fibres, les rayons croissants et les conditions de mouillage préexistantes influencent significativement l'étalement, la dynamique et les transitions dans la forme des gouttes. En particulier, les gouttes dans les rainures convexes s'étalent plus rapidement que celles dans les rainures concaves. La descente des gouttes le long des fibres verticales se caractérise par un mécanisme d'auto-alimentation, où le film liquide laissé à l'arrière de la goutte contribue à la formation des nouvelles gouttes. Sur les fibres torsadées, les gouttes suivent un chemin hélicoïdal gouverné par la géométrie de la rainure. Les gouttes sur les fibres coniques se déplacent spontanément vers la base du cône, leur dynamique étant influencée par leur forme. Les résultats de ce travail contribuent à la conception de substrats plus efficaces pour le drainage des gouttes, offrant des applications pratiques dans le développement de collecteurs de brouillard optimisés composés de maillages de fibres.
