Recherche

La recherche au service TIPs

Au service Transferts, Interfaces et Procédés (TIPs) de l'ULB, nos recherches portent sur la caractérisation, la modélisation et la manipulation de systèmes contenant plusieurs phases (gaz et/ou liquide et/ou solide), échangeant de la matière, de la chaleur ou de la quantité de mouvement, au travers d’une interface entre ces phases, à des échelles entre le micron et le millimètre. 

Les recherches menées s’articulent autour de questions principalement fondamentales et/ou génériques, c’est-à-dire communes à de nombreux processus naturels ou industriels. Elles possèdent des applications directes dans les domaines de la santé, de l’environnement, des technologies de transfert de chaleur, et des industries agroalimentaires, chimiques, microtechniques, des matériaux et spatiales. Les problèmes étudiés font le plus souvent intervenir des notions de mécanique (des fluides et des solides), de dynamique non-linéaire, de chimie physique (équilibre et non-équilibre), de mécanique statistique, de phénomènes de transport, de mathématiques appliquées, ... Les outils utilisés sont théoriques (équations de bilans, études de stabilité, lois d'échelles, techniques asymptotiques, ...), numériques (codes commerciaux ou “maison”) et expérimentaux (visualisation de comportements des fluides par interférométrie, Schlieren, thermographie infrarouge, ...). Le volet expérimental de ces recherches repose quasi-exclusivement sur :

  • la réalisation de microsystèmes (écoulements en microcanaux, microgoutteletes, couches limites autour de bulles, mise en contact de fluides au sein de cellules de Hele-Shaw, lignes de contact gaz-liquide-solide se déplaçant sur des surfaces géométriquement ou chimiquement structurées, texturation de surface, …),
  • le développement d’outils d’analyse permettant la visualisation de phénomènes de transport au sein de ces microsystèmes et le traitement des images brutes obtenues, au moyen d’algorithmes rapides et précis permettant l’extraction des données souhaitées.
Nos recherches sont supportées par la plateforme expérimentale Micro-Milli.


Liste des projets TIPs

LEGOMEDIC: LEs Générations d’Outils Milli/Micro Equipements pour le Développement et l’Industrialisation de Composés chimiques et biologiques

Le projet LEGOMEDIC a pour objectif de développer et d'optimiser de façon holistique (technologie/design, matériaux, conditions opératoires) de nouveaux procédés microfluidiques intégrés et continus afin de produire des molécules d'intérêt pharmaceutique.

La maîtrise de la microfluidique et des micro- et nanotechnologies appliquées au domaine de la santé, de la biochimie et de la chimie fine est de plus en plus une condition incontournable pour maintenir, dans ces secteurs industriels, des activités à forte valeur ajoutée et donc des emplois en Wallonie.
 
La micro/nanofluidique (MRT/PI : Micro Reactor Technology/Process Intensification) a été identifiée par une étude prospective à long terme du MIT comme « une des dix technologies qui changeront le monde » (MIT Technology Review). Cette technologie progresse de manière exponentielle depuis plus de 10 ans, et la majorité des applications potentielles en chimie et biologie de la micro/nanofluidique est encore à venir. Par exemple, chacune des trois étapes majeures d'un procédé chimique (réaction, purification, génération du solide) a été étudiée séparément au niveau universitaire, mais il n'existe pas ou peu de procédés totalement intégrés et continus pour la production de nouvelles molécules chimiques. Ce « nouveau » concept d'intensification de procédé répond également aux nombreux problèmes relatifs à la montée en échelle (scale-up), en la substituant par la montée en nombre (number-up) autorisant ainsi de fortes diminutions tant des déchets (chimie verte) et risques chimiques (sécurité intrinsèque) que des coûts d'investissements et d'opérations.
 
Dans ce contexte, le projet LEGOMEDIC financé dans le cadre des pôles MecaTech et BioWin du Plan Marshall 2.Vert de la région wallone, est coordonné par la société UCB-Pharma et réunit 4 partenaires industriels et 4 partenaires universitaires, dont notre laboratoire. Celui-ci aura pour mission de développer un microcristalliseur adapté à une molécule chimique cible d'intérêt pharmaceutique.
 

MicroMAST: Micromanipulation and Microfluidics: Multiscale applications of surface tension

The scientific objectives of this network are driven by fundamental questions raised in microfluidics, interfacial science, and micromanipulation. The rational use of surface tension, surface stress and capillary effects in micromanipulation will be applied to a selected number of highly relevant case studies by the network partners, including capillary gripping, capillary filling, capillary alignment, capillary sealing, capillary self-assembly and droplet manipulation.

These fundamental questions can be grouped into three categories:

Fluid statics and dynamics: How much force is applied on solids by menisci and micro-flows in a given geometry? What happens if the solid bends when subject to these forces? Are the interfaces stable and what if not? What is the effect of an electric field? How can the microscopic description of wetting be translated into an adequate boundary condition at the macroscopic level?

Surface engineering: How does a contact line move on a rough surface? Can one pattern the surface microscopically to control this motion? How is the motion affected by evaporation, or by the presence of colloid particles in the liquid or at the interface? Do these particles interact with the micro-patterns on the surface? Can one create highly 3D patterns on the surface by using capillary forces?

Liquid engineering: How to measure the interfacial properties of complex liquids where apart from surface tension a surface viscoelastic response is present? How to infer macroscopic properties from the dynamics at the molecular scale? And how to engineer liquids and tailor them to the requirements arising from applications? Can one make a liquid that is biocompatible, and has a large surface tension and a low viscosity?

MICROECO: Développement d’un procédé microfluidique continu, à empreinte écologique minimale, pour la production de peroxyde d’hydrogène par synthèse directe

Ce projet a pour objectif de concevoir un dispositif microfluidique fonctionnant en régime continu et intégrant l’ensemble des opérations unitaires physico-chimiques nécessaires à la production de peroxyde d’hydrogène par synthèse directe. 

Le peroxyde d’hydrogène (H2O2) est un produit chimique de base avec une large gamme d’applications, de la désinfection d’entretien aux procédés de nettoyage des semiconducteurs en passant par le blanchiment de la pâte à papier et la synthèse d’oxyde de propylène. Aujourd’hui, le peroxyde d’hydrogène est produit pour des raisons économiques dans de grands complexes chimiques et aucun procédé pratique n’a encore vu le jour qui permette une production sur site pour une grande gamme d’applications et en quantités demandées. Dans la production de H2O2 sur site, la synthèse directe à partir de l’hydrogène et de l’oxygène est préférable en terme d’impact sur l’environnement (réduction des émissions), mais également d’un point de vu économique. La technologie microfluidique pourrait rendre possible un tel procédé à l’échelle industrielle. En effet, cette technologie permettrait d’éliminer le risque d’explosion et devrait limiter les hautes pressions de réaction nécessaires (50 à 100 bars) dans des réacteurs plus classiques, rendant ainsi le procédé par synthèse directe à la fois sécurisé et économique.

Dans ce contexte, les régions wallonne et bruxelloise ont financé conjointement le projet MICROECO dans le cadre de l'appel WBGreen à partir du 1er février 2013. Ce projet est coordonné par notre laboratoire, en collaboration avec le laboratoire COS de l’université de Namur (FUNDP). Le rôle du TIPs est d’étudier et de développer les différentes opérations unitaires à l’échelle de la microfluidique, à savoir la microabsorption gas/liquide, le micromélange et la microséparation. Le rôle du laboratoire COS sera d’étudier la réaction catalytique en microcanaux. Le projet est également sponsorisé par la société Solvay dans le but de valoriser les résultats de la recherche.

CHAINS: Développement des bases scientifiques relatives à la conception de microabsorbeurs à bulles

L'objectif de ce projet de recherche est de développer des modèles mathématiques, basés sur une compréhension des mécanismes physiques sous-jacents, alimentés et validés par des résultats numériques et expérimentaux, permettant de prédire, en fonction des paramètres d’un microabsorbeur à bulles, la dynamique du train de bulles générées et les propriétés globales de transfert gaz-liquide du système. 

Afin d’atteindre cet objectif général, trois sous-objectifs sont définis dans le cadre de ce projet :

o le développement de méthodes expérimentales (basées sur le diagnostic optique) permettant d’identifier et de quantifier la morphologie et la dynamique de bulles confinées dans un microcanal de section rectangulaire ;

o la mise en place et l’utilisation d’une approche numérique originale pour étudier l’effet des surfactants sur la dynamique et la morphologie de bulles confinées dans un microcanal. Cette méthode est basée sur l’approche « level-set », complétée par des équations décrivant le transport d’un surfactant sur une interface gaz-liquide, et son échange avec le cœur de la phase liquide ;

o le développement d’une approche asymptotique pour obtenir des lois analytiques permettant de prédire la vitesse de déplacement de bulles confinées et l’épaisseur de leur film de Bretherton, en fonction des paramètres contrôlant le déplacement de telles bulles dans des microcanaux.

Ce projet est réalisé en collaboration avec la Princeton University et l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse.    

DITRASOL: Evaporation et mouillage, en présence d'interfaces liquide-gaz complexes 

L'objectif général de ce projet est d'apporter une nouvelle compréhension des phénomènes d'évaporation et de mouillage, en présence d'interfaces liquide-gaz complexes. Deux situations sont considérées :

o l’évaporation ou l’étalement d'une goutte sessile, c.-à-d. déposée sur une surface solide, d’un liquide pur. Cette surface solide est texturée au moyen d’une hétérogénéité géométrique contrôlée. L'étude de l'évaporation et de l’étalement de telles gouttes revêt un intérêt important en raison de son intervention dans une large gamme d'applications : refroidissement par pulvérisation de gouttelettes, séquençage ADN, fabrication de nouveaux dispositifs optiques et électroniques, déposition de solutés, nettoyage, ... 

o l’évaporation d’une goutte sphérique, composée d’un solvant volatil et de composés non-volatils solubles ou insolubles (p.ex. des particules colloïdales), en suspension dans un gaz. L'évaporation de telles gouttes est utilisée dans de nombreux domaines industriels, comme l'agroalimentaire ou la pharmacie (pour l’encapsulation de principes actifs). 

Pour les deux situations, le but est de mettre en avant les phénomènes clés gouvernant ces processus, par la confrontation de résultats expérimentaux et de modèles mathématiques avancés.


Liste des projets TIPs - GC

NINOC: Interaction entre pathologies respiratoires (asthme et mucoviscidose) et phénomènes de transport dans les poumons : vers une meilleure compréhension fondamentale et de nouvelles applications

L’objectif général de ce projet de recherche est de contribuer de façon significative à une meilleure compréhension des phénomènes physiques impliqués dans deux pathologies pulmonaires : l’asthme et la mucoviscidose. Pour cela, différents outils seront mis en œuvre : des études cliniques, des expériences ex vivo (notamment en vue de caractériser la dynamique et l’évaporation du mucus dans les bronches) et de la modélisation mathématique. D’un point de vue appliqué, l’objectif sera d’utiliser les résultats obtenus afin de contribuer au développement de nouvelles techniques de diagnostic et de traitement des ces maladies. 

Ce projet est financé par l’ESA. En effet, l’un de ses objectifs est de comprendre comment un séjour prolongé dans des conditions de microgravité (par exemple dans le cadre d’un vol habité vers mars) altère les poumons humains. On sait par exemple que les conditions de microgravité s’accompagnent d’une concentration élevée en poussières dans l’air, qui peuvent impacter négativement les poumons. Pour étudier cela, une expérience vient d’être embarquée sur la Station Spatiale Internationale (ISS). Chaque semaine, elle permet de mesurer en continu le monoxyde d’azote (NO) dans l’air exhalé par les astronautes. Le NO est naturellement produit par les cellules composant l’épithélium pulmonaire. Cette molécule est classiquement utilisée pour le diagnostic de l’asthme car on sait que sa production est augmentée en cas d’inflammation. L’idée est donc ici de voir si le signal mesuré chez un astronaute se modifie avec le temps que celui-ci passe sur l’ISS et d’analyser les signaux obtenus au regard d’un modèle mathématique du transport du NO dans les poumons. 

Ce projet est réalisé en collaboration avec le service de pneumologie de l’Hôpital Erasme. 

Contribution au renforcement des connaissances scientifiques fondamentales relatives au séchage convectif de grains de levure (avec ou sans utilisation de micro-ondes)

L’objectif général de ce projet est de contribuer à mieux comprendre et modéliser le séchage convectif de grains de levure (avec ou sans utilisation de micro-ondes). 

La levure de boulanger est séchée (sous la forme de grains) pour augmenter sa durée de conservation. Elle est notamment utilisée en panification, pour sa capacité dégager du CO2. Cette capacité peut décroître significativement après le séchage. Comprendre et modéliser les mécanismes prenant place lors du séchage de grains de levure est donc fondamental. Traditionnellement, ce séchage est réalisé de façon convective, en lit fluidisé. Dans ce projet, nous étudions deux voies alternatives: (1) l’utilisation de micro-ondes comme appoint énergétique pour le séchage convectif en lit fluidisé et (2) l’utilisation d’un autre type de séchoir convectif: le lit à jet conique.

Trois objectifs sont définis dans le cadre de ce projet : 

o la caractérisation de la variation temporelle de la qualité d’un grain de levure au cours de son séchage convectif ;

o l’évaluation de la pertinence de l’utilisation de micro-ondes comme appoint énergétique pour le séchage convectif de grains de levure ;

o la caractérisation des processus régissant l’évolution temporelle de la qualité de grains de levure lors de leur séchage convectif dans un lit à jet.

Ces objectifs seront atteints par une combinaison d’approches expérimentales, théoriques et numériques. Ce projet est réalisé en collaboration avec l’Ecole polytechnique de Montréal.

Études approfondies de l'absorption de CO2 dans des liquides. Applications à l'intensification de procédés et au développement de systèmes de récupération

Ce projet de recherche fondamentale et appliquée a comme objectif une compréhension et une quantification des phénomènes prenant place lors de l'absorption du CO2 dans plusieurs types de liquide (saumure, eau, solution de Mono Éthanol Amine et d'eau, ...), en vue de l'intensification de procédés de récupération du CO2 ou de procédés le mettant en jeu (production de bicarbonate de soude, systèmes de régénération de l'oxygène dans des modules spatiaux). Pour cela, des outils expérimentaux, numériques et théoriques sont mis en oeuvre. Ce projet est financé par plusieurs entreprises (Solvay, CANSOLV), le FNRS et l'Agence Spatiale Européenne.

Étude de la production de fuel lourd par solvolyse, à température limitée, de déchets plastiques au sein d'huiles usagées

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet Minerve qui est mené par trois industries (Shanks, Artechno et Holcim), deux centres de recherches (CTP et CWBI) et deux universités (UCL et ULG) et est partiellement financé par la région wallonne. Ce projet vise à valoriser d’anciens sites d’enfouissement de déchets en les considérant comme des sources potentielles d’énergie et matières (concept de « landfill mining »). En ce sens, il apporte une réponse stratégique à la pénurie croissante de nombreuses matières premières. Plus particulièrement, cette étude traite de la valorisation des déchets plastiques dont la plupart possèdent un haut pouvoir calorifique (HDPE, LDPE, PVC, PS, PET, etc.) pour la production de fuel lourd par le moyen de la solvolyse (dissolution) au sein d’huiles industrielles usagées. L’utilisation de l’huile permet de faciliter les transferts de chaleur au sein de la cuve de réaction ainsi que de favoriser les réactions d’initiation et de propagation qui ont lieu lors du crackage thermique des composés plastiques. L’objectif de l’étude est de comprendre l’impact des paramètres régissant la solvolyse (température, pression, ratio en masse plastique /huile, type de plastique, type d’huile, temps de résidence, présence d’impuretés, etc.) sur les caractéristiques du fuel obtenu et d’optimiser le processus par ajustement de ces paramètres.

Elimination par voie enzymatique des micropolluants organiques présents dans les eaux usées urbaines et industrielles

L'objectif de ce projet de recherche  est le développement d'un système innovant pour l'abattement de la concentration en différents micropolluants (nonylphenol, bisphenol A et triclosan) dans des eaux usées industrielles. Les dispositifs qui sont développés et évalués à l'échelle pilote se basont sur l'utilisation d'une enzyme, la laccase, pouvant être produite à partir de la pourriture blanche du bois. Le projet porte sur le développement de réacteurs de production des laccases ainsi que sur les réacteurs de dégradation des micro-polluants pour des applications diversifées. Ce projet est mené en collaboration avec l'Unité de Physiologie et Écologie Microbienne (ULB), l'Unité de Génie Biologique (UCL) et la société AQUIRIS. Ce projet est financé par INNOVIRIS (projet Environmental Impulse OXEROM et Spin-Off In Brussels BIOCATRIDGE).

Développement de solutions de conservation des aliments par séchage adaptées aux pays d'Afrique sub-saharienne

L'objectif de ce projet est le développement de séchoirs solaires à destination des pays d'Afrique sub-saharienne. Des séchoirs robustes, simples dans leur construction, modulables et tirant un maximum parti de l'énergie solaire sont conçus. Une attention particulière est donnée au développement de méthodes rationnelles de dimensionnement, basée sur l'expression de vitesse de séchage, et au développement de méthodes permettant de relier la qualité du produit aux conditions de séchage. Plusieurs séchoirs développés à l'ULB sont aujourd'hui utilisé en Afrique (Mali, Burkina-Faso, Congo, Ouganda). Des missions d'expertise visant à optimiser le fonctionnement de séchoirs existants sont également réalisées dans le cadre de ces travaux. Ces recherches sont réalisées en collaboration avec l'Université de Ouagadougou, l'Association des Organisations Paysannes Professionnelles Maliennes, le Centre d'Études de la Coopération Internationale et du Développement (ULB), l'Institut Royal Néerlandais des Tropiques (KIT), le Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (CIRAD) et l'ONG UniverSud. Ce projet est financé par la Faculté des Sciences Appliquées de l'ULB, le FNRS, la CUD, UniverSud, The Refugee Next Door, KIT et l'ASBL Quartiers Jeunes.

Optimisation du système de production d'eau potable de la ville de Camiri (Bolivie)

La ville de Camiri (Bolivie) est en grande partie alimentée en eau potable par un système de 5 galeries construites sous le fleuve Parapeti. L'eau du fleuve percole au travers du lit du fleuve et est ainsi recueillie, débarrassée de sa charge solide en suspension, dans ces galeries. L'objectif de ce projet est l'optimisation du fonctionnement de ce système. Ce projet comprend 3 grandes étapes : (1) le développement d'un dispositif d'analyse du fonctionnement du système et de surveillance de la qualité des eaux produites, (2) la création d'un modèle mathématique du système et la validation expérimentale de ce modèle et (3) la recherche de solutions d'optimisation du fonctionnement du système et l'implémentation d'une solution identifiée. Ce projet est réalisé en collaboration avec le service de Traitement des Eaux et Pollution (ULB) et est financé par WBI.


Liste des projets TIPs - PF

Convection et échange de matière aux interfaces (ESA MAP-CIMEX)

Ce programme de recherche MAP (Microgravity Application Promotion) financé par l'Agence Spatiale Européenne et la Politique Scientifique Fédérale étudie les phénomènes de changement de phase et de transfert de matière à travers les interfaces liquide-gaz et liquide-liquide, ainsi que leur couplage avec les mouvements des fluides générés par la gravité et/ou la tension superficielle. Bien que l'essentiel de la recherche concerne l'évaporation, avec des applications en technologies de transfert de chaleur (refroidissement de composants électroniques) d'autres transferts sont également étudiés tels que l'absorption de gaz ou l'extraction de solvant, pour lesquels de nombreuses applications existent en Génie Chimique. En plus des études théoriques et numériques, des expériences sont réalisées non seulement en laboratoire, mais aussi en conditions de pesanteur réduite (vols paraboliques, fusée-sonde, satellites, station spatiale internationale).

Action de Recherches Concertées ARCHIMEDES (Advanced Research Center on Hydrodynamic Instabilities and Mass Exchange During Evaporation and Solidification, ARC 04/09-308)

Cette Action de Recherche Concertée 2004-09, financée par la Communauté Française de Belgique, a pour but de développer les synergies et les compétences nécessaires à la mise sur pied d'un centre d'excellence multi-disciplinaire, pour la modélisation théorique et expérimentale de l'évaporation, de la solidification, des réactions chimiques interfaciales, et des instabilités hydrodynamiques associées. Les cinq axes de recherche abordés sont : i) la turbulence interfaciale et l'échange de matière entre phases; ii) l'évaporation de films minces en écoulement et les effets microscopiques; iii) l'évaporation et les écoulements poly-phasiques en milieu poreux; iv) la solidification et le polymorphisme cristallin; v) les instabilités de digitation des interfaces. Un dernier axe de recherche est aussi consacré à la mise au point et à l'implémentation, sur les expériences prévues, de techniques optiques de pointe basées notamment sur l'holographie digitale.

Etude des aspects fondamentaux et appliqués de l'ébullition (ESA MAP-BOILING)

Ce programme de recherches MAP (Microgravity Application Promotion) de l'Agence Spatiale Européenne associe plusieurs équipes européennes afin d'étudier les aspects fondamentaux et appliqués du phénomène d'ébullition. Plusieurs expériences en microgravité sont prévues, ce qui permet une compréhension plus fine de phénomènes qui, sur terre, sont entièrement dominés par la gravité. Afin de préparer ces expériences, d'autres manipulations sont prévues en laboratoire, en plus d'études théoriques et numériques. En effet, un des buts généraux du projet est d'isoler les phénomènes de base intervenant en ébullition (p.ex. les phénomènes locaux près des lignes de contact, la nucléation, l'influence d'un écoulement, ...), et de les étudier de manière détaillée, afin d'optimiser les codes de simulation destinés à la modélisation du phénomène global et la prédiction des coefficients de transfert d'énergie.

Dynamique des films liquides et des interactions goutte - paroi (DOLFIN)

Ce programme de recherche fondamental de l'Agence Spatiale Européenne associe plusieurs équipes européennes en vue d'étudier les phénomènes de base influençant le comportement de liquides en interaction avec des surfaces solides. Les situations physiques considérées incluent la dynamique de goutellettes projetées sur des cibles solides, la stabilité et la rupture de films minces et ultra-minces sur des substrats solides, et l'influence de changements de phase et/ou de nano-particules sur la dynamique des films minces. Outre la recherche théorique et numérique, des expériences seront réalisées au sol et éventuellement en microgravité, notamment en ce qui concerne le refroidissement par pulvérisation (spray cooling), et la stabilité de films minces sur des surfaces structurées.

Etude numérique multi-échelle des caloducs à rainures (CAPTERM)

Dans le cadre d'une thèse de doctorat financée par le FRIA, l'étude de la dynamique de films minces de liquides volatils est appliquée à la prédiction des coefficients de transfert de chaleur des caloducs. L'étude microscopique, réalisée à l'ULB, concerne la prédiction des angles de contact apparents générés par l'évaporation, malgré le caractère parfaitement mouillant du couple fluide-solide utilisé. L'étude macroscopique, réalisée en collaboration avec CENAERO (Gosselies) et Euro Heat Pipes (Nivelles), vise à utiliser la méthode des éléments finis pour simuler les transferts thermiques radiaux dans un caloduc de géométrie donnée, en tenant compte des effets microscopiques dont l'influence est significative. Le but ultime est de coupler le code thermique ainsi développé avec le code purement hydraulique développé par CENAERO, et utilisé par des industriels tels que Euro Heat Pipes dans un but d'optimisation.

Réseau de formation Marie Curie MULTIFLOW (Multiscale Complex Fluid Flows and Interfacial Phenomena)

Le réseau Marie-Curie MULTIFLOW, financé par le 7ème Programme-Cadre de la Commission Européenne, a pour but principal la formation à la recherche de jeunes chercheurs, dans le domaine des écoulements complexes de fluides dans une grande gamme d'échelles de longueur allant du microscopique (quelques nanomètres) au macroscopique (quelques millimètres ou plus). Les fluides considérés peuvent également être complexes : solutions de polymères, de nanoparticules, colloides, cristaux liquides ... et les écoulements étudiés peuvent être influencés par de nombreux effets physico-chimiques : capillarité, changements de phase (évaporation, solidification, ...), mouillabilité, réactions chimiques, ... Le programme est articulé autour de questions fondamentales génériques, avec des applications dans de nombreux domaines technologiques : coatings, évaporateurs à film mince, refroidissement de composants électroniques, microfluidique, nanotechnologies, ...


Développement d'un logiciel multi-échelle de simulation des caloducs à rainures (SIMUCAL)

Le but du projet SIMUCAL est de mettre au point un logiciel performant destiné à la conception, à l'optimisation et à la validation des caloducs à rainures. Cette étude s'effectuera grâce à une étroite collaboration entre le Service TIPs de l'ULB, le partenaire industriel EHP (Euro Heat Pipes, Nivelles), leader européen en ce qui concerne la technologie des caloducs, et CENAERO (Centre d'excellence en Aéronautique, Gosselies), partenaire privilégié en ce qui concerne les outils de conception et d'optimisation des produits d'EHP. D'autre part, l'Université Technique de Darmstadt est également associée au projet, en temps que partenaire scientifique. L'objectif principal du projet sera atteint par la combinaison de méthodes de modélisation mathématique et de techniques de simulation numérique avancée en mécanique des fluides.

Ecoulements, interfaces et microfluidique (Brains Back To Brussels - Benoit Scheid)

Ce projet a pour but de répondre a des questions scientifiques et technologiques liées aux problèmes d'écoulements visqueux avec interfaces rencontrés dans les systèmes microfluidiques multiphasiques. Les objectifs-clé du projet ainsi que les défis en technologie microfluidique sont les suivants: (A) Comprendre la formation spontanée de structures dans les écoulements de films minces, avec pour but l'amélioration 
du transfert de matière et de chaleur dans les dispositifs à petite échelle. (B.i) Comprendre le processus d'évaporation et les instabilités interfaciales dans le cas des écoulements confinés, afin d'améliorer 
l'efficacité des micro-échangeurs de chaleur. (B.ii) Comprendre les mécanismes physico-chimiques donnant lieu a des structurations de surface, spécialement lors de l'évaporation de solutions de polymères, et ce dans le but d'améliorer les procédés de revêtement de surface, ainsi que le processus de pré-concentration d'échantillons destinés a l'utilisation des "laboratoires-sur-puce". (C) Comprendre le mouvement des lignes de contact et de l’écoulement dans leur voisinage, afin d'optimiser le design des systèmes microfluidiques, comme par exemple la prévention d’impuretés ou de bulles gazeuses.


Mots-clés

absorption; bilan de population; bioréacteur; catalyse hétérogène; cellules animales; colonne à bulles; colonnes à gouttes; Computational Fluid Dynamics; cristallisation; cuve agitée; dioxyde de carbone; échangeurs de chaleur; énergie solaire; enzymologie; évaporation; filtration; fluides alimentaires; fruits exotiques; germination primaire; huiles essentielles; instabilités hydrodynamiques; interfaces; interférométrie; ligne de contact; lit à jet; mécanique des fluides numérique; mélange; microencapsulation; micro-fluidique; micropolluants; milieu poreux; réfrigération solaire; rhéologie; séchage; transfert de chaleur; transfert de matière; transfert de matière gaz-liquide; transport sédimentaire; filtration tangentielle; turbulence interfaciale; ultrafiltration; vélocimétrie laser par images de particules