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Chimie-physique E.P.- Microgravity Research Center [Physical Chemistry Dept A.S. - Microgravity Research Center] (MRC)
Faculté des Sciences appliquées/école polytechnique - Chimie et Science des matériaux (unité ULB365)

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Outre le service à la Communauté universitaire, ce département présente deux types d'activités: d'une part, l'activité de recherche fondamentale axée sur les instabilités thermo-hydro-dynamiques de systèmes fluides. Ces recherches sont menées d'un point de vue théorique, numérique et expérimental. L'élaboration des expériences a, d'autre part, permis de créer, au sein de l'équipe, une expertise en matière de développement technologique pour la production d'instruments de diagnostics optiques et de systèmes sophistiqués d'exploitation des données acquises durant les expériences menées dans des conditions de microgravité à bord d'engins spatiaux. De très fructueuses collaborations ont vu le jour tant au niveau national (Pôles d'Attraction Interuniversitaire 21 et IV-06, programmes de R&D de la Région Wallonne, de la Communauté Française de Belgique et de la Région de Bruxelles-Capitale) qu'international (au travers d'instances telles que l'ESA, l'Union Européenne, l'OTAN ou au travers de collaborations bilatérales). [Besides its academic activities, the Dept is involved in fundamental research and technological development. Research fields in fundamental research concerns thermohydrodynamical instabilities in fluid systems (Marangoni, Rayleigh, Bénard, Soret, surface tension), heat and mass transfer in free and porous media and the study of liquid bridges.The research is carried out from a theoretical, numerical and experimental point of view. On the other hand, the realisation of microgravity experiments has led to the development of very accurate optical measurements and data acquisition technology for fluid physics experiments. The MRC designs and produces optical diagnostics of facilities flying on board space shuttle, sounding rockets or other space carrier and is presently working on the optical part of such facility for the International Space Station. The collaboration on fundamental research with many other research Institutes is very fruitful. On a national level, it is (or has been) the Pilot unit of two InterUniversity Poles of Attraction (IUPA 21 and IV-06) funded by the Belgian Federal Office for Scientific, Technical and Cultural Affairs (OSTC). The MRC is also involved or has initiated studies in the frame of research programmes of the Wallonian and Brussels Capitale Regions and Belgium's French Community. On an international level, many bilateral cooperation agreements are running. Through institutions like ESA, European Union or NATO, the MRC is part of international research networks. The preparation of microgravity experiments are mainly supported by the Prodex programme of the European Space Agency, funded for Belgian experiments by the OSTC. In the frame of ESA contracts, the MRC is partner of European industries or national space Agencies to create space technology related mainly to optical development.]
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coordonnées

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responsables

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Prof. Frank DUBOIS Prof. Stefan VAN VAERENBERGH Prof. Valentina SHEVTSOVA Prof. Andrei VEDERNIKOV

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composition

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Vyacheslav CHEVERDA Serguey CHIKOV Jean-Charles DUPIN Ahmed EL MALLAHI Nicolas FREUVILLE Quentin GALAND Yuri GAPONENKO Andrey GLUSCHUK Marcel HENNENBERG Carlo Saverio IORIO Jean Claude LEGROS Yuri LYULIN Jean Salvador MELE Denis MELNIKOV Aliaksandr MIALDUN Christophe MINETTI Mohamed MOJAHED Rachid NAJI Patrick QUEECKERS Naïm RAHAL Jean WERENNE Viktar YASNOU Catherine YOURASSOWSKY

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projets

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Holoflow
Obtenu dans le cadre le l'appel Impulse 2008 environnent de l'IRSIB de la Région Bruxelles Capitale. Prévu sur une durée de 3 ans, le projet, dont le MRC est le coordinateur vise en l'application de l'holographie digitale pour le monitoring de l'eau. Deux autres laboratoires de l'ULB et un laboratoire de la VUB sont partenaires. [Digital holography application on water purity monitoring]
Prodex BIOMICS: (Biomimetic and Cellular Systems) [Prodex BIOMICS: (Biomimetic and Cellular Systems)]
L'objectif de ce projet vise en l'étude, par digitale, du comportement hydrodynamique de vésicules phospholipidiques qui modélisent les flux sanguins. Les expériences sont menées sur terre et en microgravité (Avion ZERO G du CNES et fusée sonde MASER) [The project aims to quantify, without the effect of the gravity, the dynamical regimes of biomimetic systems under flow. The main measurement system will be based on a digital holographic microscope. The main achievement of the project will be the data analysis of a souding rocket experiment. It will result from a preparatory phase including experiments on ground and during parabolic flights campaigns.]
Prodex IVIDIL [Prodex IVIDIL:Influence of VIbration stimuli on DIffusion in Liquids]
Ce programme de recherche est mené par une équipe internationale composée de chercheurs belges (coordinateur), canadiens et russes en vue d'étudier l'influence des vibrations sur la diffusion et la thermodiffusion dans les liquides. En plus des études théoriques et numériques, des expériences sont réalisées non seulement en laboratoire, mais aussi en conditions de pesanteur réduite au cours de vols paraboliques et à bord de la station spatiale internationale. Le développement, les tests pendant les campagnes de vols paraboliques et la mise en oeuvre d'IVIDIL sont réalisés par le groupe du MRC - NFL (Phénomènes non linéaires dans les liquides) avec le support de l'ESA et de la Politique Scientifique Fédérale. Depuis le 5 octobre et jusqu'à la fin de l'année 2009 l'expérience IVIDIL (Influence of Vibrations on Diffusion In Liquids) se déroule à bord de l'ISS, sous le contrôle de l'astronaute belge Frank De Winne (actuellement commandant de l'ISS), il est assisté par son collègue canadien Bob Trisk. Les opérations au sol sont conduites depuis le EUSOC à Madrid. Le contrôle précis de différents processus industriels requière la connaissance des coefficients de diffusion. La microgravité offre un environnement unique pour la mesure de ces coefficients de transport qui sont perturbés par la convection parasite induite par les différences de densité. Ces mouvements qui perturbent le transport purement diffusif des différents composants et de la chaleur sont éliminés en l'absence de pesanteur. Toutefois, des micro-accélérations (g-jitters) sont présentes sur la plupart des plateformes spatiales et pourraient altérer le bénéfice des mesures effectuées dans cet environnement de pesanteur réduite. Les coefficients de diffusion et de thermodiffusion dans des mélanges soumis à des vibrations contrôlées et parfaitement caractérisées en amplitudes et fréquences sont mesurés. Cela constituera une base de données de référence pour valider et tester les modèles et les codes numériques. En plus la convection induite par des mouvements vibratoires est un sujet d'étude contemporain qui jouit d'un intérêt certain en physique fondamentale. Les expériences en microgravité devraient apporter une meilleure connaissance de ce phénomène. [In the frame of the ESA MAP Physical Sciences project ''Diffusion and Soret Coefficient Measurements for Improvement of Oil Recovery'', (or DSC) the experiment IVIDIL is planned to examine the influence of vibration stimuli on the diffusive phenomena. Molecular diffusion occurs when a concentration gradient exists in a mixture: there is a net mass flux that tends to decrease the magnitude of this concentration gradient. To describe the effect of temperature gradients on the separation of the components, the thermodiffusion process also called Soret effect is considered.]
DESISIV Waleo 2 [DESISIV Waleo 2]
Ce projet financé par la Région Wallonne vise en l'application de la microscopie par holographie digitale pour des applications biomédicales : La fusion cellulaire, le monitoring des bioréacteurs et l'embryologie. Le MRC est le coordonnent les travaux de deux autres laboratoires de l'ULB et un laboratoire de l'ULg. [Digital hlography microscopy for biomedical applications]
IR Digital holography [IR Digital holography]
Projet coordonné par le Centre Spatial de Liège visant en la mise au point de technique de non-destructive testing par holographie digitale dans le domaine de l'infrarouge. [Non-destructive testing adjust by digital holography in IR field]
PRODEX SoDi: (Selectable Optical DIagnostics). Mesure de coefficient de diffusion et Soret. Prévu à la mi-2007 à bord de la Station Spatiale Internationale [PRODEX SoDi: (Selectable Optical DIagnostics) . Diffusion and Soret coefficient measurement to fly onboard ISS in mid-2007]
qui a été développée en partie grâce au soutien des SSTC dans le cadre d'un programme Prodex. [The SODI facility for the MSG is a 2-wavelength Mach Zehnder Interferometer set-up and a thermal conditioner for liquid cells. It is designed to enable measurements diffusion coefficients in liquid mixtures, primarily crude oils. Thermodiffusion (Soret) coefficients will be measured by applying a thermal gradient to the cell; when relaxing the temperature gradient, one can then also measure isothermal diffusion. The set-up is designed to enable exchange of the cell in the conditioner and thereby, other experiments that can make use of the capabilities. The design will enable to mount the cell conditioner on a system generating low frequency vibrations so as to quantify their influence on the diffusion process (project IVIDIL: Influence of VIbration stimuli on DIffusion in Liquids).]
PRODEX TRAS [PRODEX TRAS]
Dans le cadre du programme Prodex des SSTC, l'ULB bénéficie d'un support pour le développement de l'instrumentation et de la Téléscience, technique permettant une interaction entre les expérimentateurs se trouvant au sol et l'expérience se trouvant dans l'espace. La téléscience a été déjà utilisée lors de nombreuses expériences, PromiSS1, 2, 3, 5 (Station Spatiale Internationale), Biomics (fusée sonde Maser), DCCO2 (Station Spatiale Internationale), ITEL 1 et 2 (fusée sonde Maser) et sera utilisée dans un avenir proche pour les expériences IVIDI, CIMEX et DSC (Station Spatiale Internationale) [Instrument and telescience development ]
JEREMI (Japanese-European Research Experiment on Marangoni Instabilities) [JEREMI (Japanese-European Research Experiment on Marangoni Instabilities)]
Ce projet met l'accent sur l'étude du transfert thermique à travers l'interface liquide/gaz d'une colonne cylindrique (modèle du « pont liquide »). Cette étude se focalise sur l'influence des conditions ambiantes sur le comportement de l'interface libre et sur les écoulements qui prennent naissance dans le cylindre liquide. Ce couplage est très complexe entre les écoulements et les transferts de chaleur dans la phase liquide limitée par une interface déformable. La plupart des études antérieures négligent totalement les conditions ambiantes et utilisent des conditions adiabatiques sans contraintes mécaniques, ou utilisent des modèles élémentaires et grossiers. En plus d'utiliser des gaz différents, des perturbations supplémentaires seront imposées via une modulation de l'écoulement du gaz le long de l'interface du pont liquide. Pour rencontrer les différents objectifs de ce projet, il faut en parallèle améliorer les outils théoriques, les codes numériques et les techniques expérimentales. Ce projet conjoint Japon-Europe (JAXA-ESA) sera réalisé à bord de l'ISS en 2012-2013. Les conditions de microgravité permettront d'étudier: Les rôles distincts des contraintes mécaniques (écoulement forcé de gaz autour de l'interface) et thermiques (échange de chaleur avec l'environnement) sur le déclenchement des instabilités, ce qui ne peut se faire qu'en microgravité. L'effet du gaz ambiant sur des ponts liquides de grands diamètres (avec un petit rapport surface/volume) et donc avec un grand rapport d'aspect. Effet de l'écoulement du gaz ambiant sur la forme idéale d'un pont liquide. Le projet a démarré en 2009 avec un support financier du programme PRODEX. [Study of thermal transfer trough liquid/gas interface in cylindrical volume (liquid bridge model)]
Prodex SAFIR [Prodex SAFIR]
Le projet vise en la mesure de l'évaporartion sur films minces. [thin film evaporation measurement]
Prodex CIMEX [Prodex CIMEX]
Etude de la convection et des échanges de masse aux interfaces liquides [Liquid interfaces convection and mass transfer study]
MAP CBC
Etude de l'ébullition convective, de la condensation et de la dynamique de transfert [Convective boiling study]
MAP ENCOM
Etude et mise au point de dispositif de condensation pour la microgravité [Condensation process improvement]
PRODEX CMS
Etude d'un système de manipulation de nuage de particules pour la physique des aérosols [Cloud Manipulation Systems]

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publications

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theses

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Film condensation on curvilinear fin : preparation of SAFIR and EMERALD experiments aboard International Space Station, 2010
Iorio Carlo Saverio, ''Experimental and numerical study of the coupling between evaporation and thermo-capilarity - Preparation of the Cimex-1 experiment'', 2006
Monnom Olivier, ''Méthodes algorithmiques de traitement d'images en holographie digitale'', 2006
Cédric Schockaert, ''Three dimensional tracking of object by digital holography microscopy'', 2006
Callens Natacha, ''Développement, étude expérimentale et visualisation par holographie digitale de mini-séparateurs fluidiques (STEP-SPLITT) en vue de la séparation d'objets de taille micrométrique.'', 2005
Istasse Eric, (2004) ''Etude des phénomènes de convection et de dispersion hydrodynamique dans le cas de milieux poreux homogène et fracturé'', Dir. Prof. J.C. Legros, Faculté des sciences appliquées, Service de Chimie physique E.P., 2004
Scheid Benoit,(2004) ''Evolution and stability of falling liquid films with thermocapillary effects'', 2004
Melnikov Denis (2004) ''Theoretical Investigation of mixed convection in enclosures'', 2004
Minetti Christophe,(2003)''Reconnaissance de forme par double corrélation non linéaire, implantation en optique incohérente'', Dir. Prof. J.C. Legros, Faculté des sciences appliquées, Service de Chimie physique E.P., 2003
Mojahed Mohamed (2002) ''Contrôle des régimes convectifs par les conditions extérieures imposées à une demi-zone fondue'', 2002
Colinet Pierre (1997), ''Amplitude equations and non-linear dynamics of surface tension and buoyancy-driven convective instabilities'', Dir. Prof. J.C. Legros, Service de Chimie physique E.P., ULB, Bruxelles, 1997
Géoris Philippe (1994), ''Contribution à l'étude des instabilités de Marangoni-Bénard et Rayleigh-Bénard pour les systèmes multicouches'', Dir. Prof. J.C. Legros, Service de Chimie physique E.P., ULB, Bruxelles., 1994
Dupont Olivier (1992), ''Les instabilités de Marangoni-Bénard: Conditions instationnaires en pesanteur normale et réduite'', Dir. Prof. J.C. Legros, Service de Chimie physique E.P., ULB, Bruxelles, 1992
Van Vaerenbergh Stefan (1992), ''Mesure du coefficient Soret et étude de son rôle dans les phénomènes interfaciaux y compris au voisinage d'un front de cristallisation'', Dir. Prof. J.C. Legros, Service de Chimie physique E.P., ULB, Bruxelles., 1992

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collaborations

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Prof. I. Simanovskii, Prof. A. Nepomnyashchy, Technion, Haifa, Israël
Prof. P. Dauby, ULg, Institut de Physique, Liège, Belgique
Prof. B. Roux, Institut de Mécanique des Fluides de Marseille, Marseille, France
Prof. M.G. Velarde, Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Espagne
Prof. R. Narayanan, University of Florida, Chemical Engineering, Gainesville, Etats-Unis (USA)
Dr F. Montel, Total, Pau, France
Prof. Z. Saghir, United Arab Emirates University, Faculty of Engineering, Al Ain, Emirats Arabes Unis
Prof. Erling H. Stenby, Technical University of Denmark, IVC-SEP, Lyngby, Danemark
Dr Sanchez, Sanchez Technologies, Paris, France
Dr J.P. Garandet, CEA, CEREM, Grenoble, France
Prof. N. Smirnov, Dr N. Nikitine, Moscow State University, Dept of Mathematics, Moscou, RUSSIE (FED. DE)
Dr M. Bestehorn, Institute for Theoretical Physics, Stuttgart, ALLEMAGNE (REP.FED.)
Prof. A. Thess, University of Technology, Institute Fluid Mechanics, Dresden, ALLEMAGNE (REP.FED.)
Verhaert Design and Development, Kruibeke, Belgique
Dr C. Lockowandt, Swedish Space Corporation, Stockholm, Suède
Prof. S. Slavtchev, Institute of Mechanics, Sofia, Bulgarie
Dr M. Ermakov, Institute for Problems in Mechanics, Moscou, RUSSIE (FED. DE)
Euro Heat Pipe, Nivelles, Belgique
Conrado Ferrera, University of Extremadura, Badajoz, Espagne
Prof. I. Marchuk, Institut of Thermophysics, Novosibirsk, RUSSIE (FED. DE)
Prof. Olga Goncharova, Altaï State University, Barnaul, RUSSIE (FED. DE)
Prof. Zebib, Rutgers University, NJ, Etats-Unis (USA)
Prof. Puchnachev, Novosibirsk University, Novosibirsk, RUSSIE (FED. DE)
Prof. V. Nikitin, MVLomonosov State University, Moscou, RUSSIE (FED. DE)
Prof. S. Beresnev, Ural State University, Faculty of Physics, Ekaterinburg, RUSSIE (FED. DE)
Prof. Hoyos, ESCCI, Paris, France
Prof. V. Bekezhanova, Russina Academy of Sciences, Krasnoyarsk, RUSSIE (FED. DE)
Prof. E.A. Chinov, Institute of Thermophysics, SB RAS, Novosibirsk, RUSSIE (FED. DE)
Prof. M. Chaouqui, Université J. Fourrier, Grenoble, France
Dr T. Podgorsky, Université J. Fourrier, Grenoble, France
Prof. D. Lebrun, Coria, Rouen, France
Prof. Gianpaolo Papaccio, Université de Naples, Naples, Italie
Prof. D. Burton, Université de Liverpool, Liverpool, Grande-Bretagne
Prof. Ch. Ward, University of Toronto, Toronto, Canada
Prof. L. Tadrist, Université de Marseille, Marseille, France
Prof. Bahram Javidi, Connecticut University, Storrs, Etats-Unis (USA)
Prof. Koichi Nishino, Yokohama National University, Yokohama, Japon
Prof. Ichiro Ueno, Tokyo University of Science, Tokyo, Japon
Prof. Shincini Yoda, Dr S. Matsumoto, Japan Aerospace Agency, Tokyo, Japon
Prof. H. Kuhlmann, Institute of Fluid Mechanics and Heat Transfer, Vienne, Autriche
Prof. D. Beysens, CEA-ESEME, ESPCI-PMMH, Paris, France
Prof. W. Koehler, Universitaet Bayreuth, Bayreuth, ALLEMAGNE (REP.FED.)
Prof. Mounir Bou-Ali, Mondragon Unibertstatea, Mondragon, Espagne
Prof. A. Mojtabi, Université Paul Sabatier, Toulouse, France
Prof. Lyubimova, Institute of continuous Media Mechanics UB RAS, Perm, RUSSIE (FED. DE)
Prof A. Meyer, Institut für Materialphysik, Weltraum, ALLEMAGNE (REP.FED.)
Dr H. Bataller, UMR, Pau, France
Prof. M. Vaz, Université de Liège, Liège, Belgique
Prof. Ph. Meymsman, VUB, Bruxelles, Belgique
Prof. M. Verbanck, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. J.P. Hermand, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. P. Colinet, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. A. Dewit, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. Ph. Bogaerts, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. K. Bartik, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Prof. M. Rooman, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique

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prix

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Ilya Prigogine de Thermodynamique 2005 - Benoit SCHEID

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savoir-faire/équipements

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Equipement: chambre blanche (4 m3)- laboratoire de métrologie optique: - 4 tables optiques antivibratoires - Electronic Speckle Pattern Interferometer (ESPI) - vélocimétrie Doppler - différents types d'interféromètres holographiques - - caméra IR - système de traitement d'images; magnétoscopes Hi8, SVHS et DV - lasers: Argon, CO2, Helium-Neon - gamme de diodes laser (650-870 nm) et diodes stabilisées thermiquement. - Cluster (4x 2 AMD Optiron 285 8Gb Ram/ 1x 2 AMD Optiron 270 4Gb Ram/ HD 3Tb)- salle téléscience
 Services: - Métrologie optique, interférométrie, traitement des images, reconnaissance de forme - simulations numériques en mécanique des fluides - simulations numériques en analyse thermique - tests en diagnostics optiques - S/W : Mathematica, ESATAN, Labview, Fluent, Comsol multiphysics

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mots clés compréhensibles déclarés

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agence spatiale européenne (esa) environnement microgravité microscopie par holographie digitale physique des fluides

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disciplines et mots clés déclarés

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Instrumentation et méthodes en physique Mécanique des fluides Physique des phénomènes non linéaires Physique théorique et mathématique Rayonnement cohérent et holographie Techniques d'imagerie et traitement d'images Techniques séparatives Thermodynamique et thermochimie [physique]
aérosols Agence Spatiale Européenne (ESA) agence spatial européenne (esa) coefficient Soret convection diagnostic optique diagnostics optiques diffusion dynamique non linéaires ebullition echange de masse ecoulement diphasique evaporation holographie holographie digitale instabilité et bifurcation interface interface liquide Laboratoire de physique des fluides laboratoire orbital marangoni microgravité microgravité microscope microscopie holographiqu digitale e modélisation théorique et numérique satellite russe Foton téléscience vésicules

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