An Experimental Investigation of Dynamic Wetting at High Weber Numbers

Questa tesi si concentra sulla caratterizzazione sperimentale del comportamento di bagnamento di rivestimenti liquidi su substrati solidi. Sono stati analizzati sia l'angolo di contatto statico sia quello dinamico, grandezze fondamentali per determinare l’adesione e l’uniformità dello strato depositato. Il fenomeno è stato descritto attraverso numeri adimensionali quali Weber, Capillary e Bond, che quantificano rispettivamente il contributo relativo delle forze inerziali, viscose e gravitazionali rispetto a quelle capillari. Nell’ambito di questo lavoro è stata progettata e realizzata un nuov apparato sperimentale, i cui principali vantaggi consistono in una maggiore area disponibile per l’analisi ottica e per il posizionamento del laser. Inoltre, questo apparato consente lo studio di regimi a ridotte velocità di ingresso del solido nel liquido, permettendo un’analisi più dettagliata della dinamica di bagnamento nell’intervallo in cui inerzia e viscosità risultano comparabili, con l’obiettivo specifico di analizzare il moto della linea di contatto. Le misure sperimentali sono state condotte mediante acquisizioni ad alta velocità, integrate con tecniche di elaborazione delle immagini per il riconoscimento dei contorni e la stima dell’angolo di contatto. Gli esperimenti hanno incluso la caratterizzazione degli angoli di contatto statici, seguita dall’analisi di quelli dinamici. L’interfaccia tra i fluidi è stata studiata per osservarne il comportamento e il moto della linea di contatto. L’approccio sperimentale ha fornito risultati coerenti con la teoria e con la letteratura nel regime viscoso (We << 1), estendendo inoltre l’analisi al regime inerziale (We > 1), finora poco esplorato. L’angolo di contatto statico risulta approssimabile con quello teorico, mentre l’angolo dinamico cresce all’aumentare del numero di Weber e del numero di Capillarità. I risultati comprendono le forme dell’interfaccia e la misura degli angoli di contatto, arricchiti dalla ricostruzione del campo medio di velocità sottostante.