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Auto-organisation par brisures de symétrie dans les systèmes physico-chimiques contraints hors de l'équilibre [Self-organization through symmetry-breaking in physico-chemical systems far from equilibrium]
Compétition entre structures chimiques spatiales périodiques stationnaires (structures de Turing) : détermination analytique et numérique de diagrammes de bifurcation pour connaître leur stabilité en relation avec l'expérience. Etude de leur nucléation et relaxation. Stabilité de fronts et de structures localisées. Interaction des structures avec des oscillations chimiques. Influence d'écoulements hydrodynamiques. Analyse d'ondes et de structures sur les surfaces catalytiques. [Competition among stationary space periodic chemical structures (Turing structures): analytical and numerical determination of bifurcation diagrams to obtain their stability in relation to experiments. Study of their nucleation and relaxation. Stability of fronts and localized patterns. Interaction of structures with chemical oscillations. Influence of hydrodynamic flows. Analysis of waves and patterns on catalytic surfaces.]

Instabilités convectives de fronts chimiques [Convection aroung chemical fronts]
Des fronts chimiques se propageant dans le champ de gravité ou dans des solutions en contact avec l'air peuvent se déformer suite à des instabilités hydrodynamiques (Rayleigh-Taylor, double diffusion, Marangoni). Nous étudions les dynamiques spatio-temporelles pouvant résulter de ce couplage chimie-hydrodynamique. [ Due to concentration and temperature differences across an exothermic autocatalytic traveling front, Rayleigh-Taylor or double-diffusive instabilities can develop when the front travels in a Hele-Shaw cell oriented vertically in the gravity field. In thin layers of solution in contact with air, surface tension effects can in addition come into play. Our research aims at a theoretical understanding of the spatio-temporal dynamics resulting from the coupling between these various hydrodynamic instabilities with the autocatalytic reactions. ]

Digitation visqueuse dans les milieux poreux [Viscous fingering in porous media]
Lorsqu'un fluide déplace un autre fluide plus visqueux dans un milieu poreux, l'interface ne reste pas plane mais se déforme sour forme de ''doigts''. Nous étudions expérimentalement et théoriquement l'influence de cette digitation visqueuse sur l'étalement d'échantillons en relation avec des applications en chromatographie chimique, en pollution des sols et en séquestration de dioxyde de carbone liquéfié. [ When a fluid displaces a more viscous one, the interface between the two fluids does not remain flat and perpendicular to the flow axis. Instead, since, for a given pressure gradient, the less viscous fluid moves faster than the more viscous one, it deforms the interface into fingers growing in time. Such a fingering instability occurs typically when less viscous water displaces more viscous oil in underground reservoirs leading to viscous fingering which produces flow nonuniformity and reduces oil recovery. Fingering poses also problems in contaminant transport in aquifers, in packed bed reactors, and is particularly detrimental to chromatographic separation techniques. Indeed, since samples injected in chromatographic columns or pollution zones have generally a viscosity different from that of the carrier fluid, fingering occurs at the front or tail of the sample zone when the sample viscosity is, respectively smaller or larger than that of the invading fluid. In any case, this instability leads to distortion and broadening of the samples. The resulting deterioration of the separation can be serious, especially for highly concentrated samples in preparative, with polymeric samples in size-exclusion chromatography and highly viscous aquifer contaminants. In this context, it is our goal to investigate both experimentally and theoretically the influence of viscous fingering on the spreading of viscous samples. ]

Liste des publications (format PDF)

Renaud Maes, ''Etude expérimentale de la digitation visqueuse de fluides miscibles en cellule de Hele-Shaw'', 2010

Laurence Rongy, ''Influence of Marangoni and buoyancy convection on the propagation of reaction-diffusion fronts'', 2008

Jessica D'Hernoncourt, ''Influence of thermal effects and electric fields on fingering of chemical fronts: A theoretical study'', 2007

Khalid Benyaich,, 2005

Yannick De Decker, ''Modélisation des réactions de surface à l'échelle mésoscopique'', 2005

Anne De Wit, ''Fingering of chemical fronts'', 2004

Mustapha Bachir, ''Structures de Turing et fronts dans les systèmes bistables asymétriques'', 2000

José Alves Verdasca, ''Pattern formation in surface reactions: the role of nonlinear diffusion'', 2000

Olivier Lejeune, ''Une théorie champ moyen de l'organisation spatio-temporelle des écosystèmes végétaux''., 1999

Stéphane Métens, ''Structures et instabilités morphologiques dans les systèmes réaction-diffusion'', 1998

M'Feddal Hilali, ''Brisure de symétrie spatiale dans les systèmes physico-chimiques de non-équilibre: influence du mode homogène et d'hétérogénéité'', 1997

Diana Lima, ''Pattern formation through self-induced parametric resonances and interfering Bose-Einstein condensates'', 1997

Rasmussen, K.E. & Mazin, W., ''Pattern formation in the Gray-Scott model'', Dir. Prof. E. Mosekilde (T.U.D.), Co-Dir. Drs. P. Borckmans et G. Dewel (U.L.B.). Master Thesis, Physics Department, Technical University of Denmark (Lyngby), 1994

Engelhardt, R., ''Modelling Pattern Formation in Reaction-Diffusion Systems'', Dir. Prof. A. Hunding (U.C), Co-Dir. Drs. P. Borckmans et G. Dewel (U.L.B.). Master Thesis, Chemistry Department, H.C. Oersted Institute, University of Copenhagen, 1994

Anne De Wit, ''Brisure de symétrie spatiale et dynamique spatio-temporelle dans les systèmes réaction-diffusion'', 1993

Jensen, O. & Pannbacker, V.O., ''Pattern formation in reaction-diffusion systems'', Dir. Prof. E. Mosekilde (T.U.D.), Co-Dir. Drs. P. Borckmans et G. Dewel (U.L.B.). Master Thesis, Physics Department, Technical University of Denmark (Lyngby), 1993

Dr. Patrick De Kepper, Université de Bordeaux I Nouvelle, Centre de Recherche Paul Pascal (C.N.R.S.), Pessac, France

Prof. Michel Martin, ESPCI, Paris, France

Prof. Agota Toth et Dezso Horvath, Szeged University, Szeged, Hongrie

Prof. Abdel Zebib, Rutgers University, Rutgers, Etats-Unis (USA)

Prof. John Merkin, Leeds University, Leeds, Grande-Bretagne

Dr. Kerstin Eckert, Dresden Institute of Technology, Dresden, ALLEMAGNE (REP.FED.)

Dr. Véronique Pimienta, Université Paul Sabatier, Toulouse, France

Prof. Stefan Mueller et Marcus Hauser, Otto von Guericke Universitaet, Magdeburg, ALLEMAGNE (REP.FED.)

Prof. Serafim Kalliadasis, Imperial College, London, Grande-Bretagne

Dr. Alejandro D'Onofrio, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentine

Prof. George M. Homsy et Eckart H. Meiburg, University of California, Department of Mechanical Engineering, Santa Barbara, Etats-Unis (USA)

Prof. Wim van Saarloos, Universiteit Leiden, Instituut-Lorentz, Leiden, Pays-Bas

Lauréat du Concours des bourses de voyage de l'Etat Belge (1972) - Pierre BORCKMANS

Prix Adolphe Wetrems décerné par l'Académie Royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique (1987) - Pierre BORCKMANS

Président de la Division de Chimie-Physique et Chimie Théorique de la Société Royale de Chimie (1988-1992) - Pierre BORCKMANS

Secrétaire du FNRS/NFWO Contact Group on Nonlinear Science (1990-1994) - Pierre BORCKMANS

Coordinateur du Programme TEMPUS (U.E.) "Nonlinear Dynamics in Chemistry and Biosciences" (1990-1993) - Pierre BORCKMANS

Membre de "Expert Work Group" on Chemical Pattern Formation de l'Agence SpatialeEuropéenne (ESA) (1990-1994) - Pierre BORCKMANS

"Solvay Award" pour la thèse "Brisure de symétrie spatiale et dynamique spatio-temporelle dans les systèmes réaction-diffusion" - Anne DE WIT

Lauréat du Concours des bourses de voyage de l'Etat Belge (1992) - Anne DE WIT

Lauréat du Concours des bourses de voyage de l'Etat Belge (1972). - Pierre BORCKMANS

Prix Adolphe Wetrems décerné par l'Académie Royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique (1987). - Pierre BORCKMANS

Président de la Division de Chimie-Physique et Chimie Théorique de la Société Royale de Chimie (1988-1992). - Pierre BORCKMANS

Secrétaire du FNRS/NFWO Contact Group on Nonlinear Science (1990-1994). - Pierre BORCKMANS

Coordinateur du Programme TEMPUS (U.E.) "Nonlinear Dynamics in Chemistry and Biosciences" (1990-1993). - Pierre BORCKMANS

Membre de "Expert Work Group" on Chemical Pattern Formation de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) (1990-1994). - Pierre BORCKMANS

"Solvay Award" pour la thèse "Brisure de symétrie spatiale et dynamique spatio-temporelle dans les systèmes réaction-diffusion". - Anne DE WIT

Lauréat du Concours des bourses de voyage de l'Etat Belge (1992). - Anne DE WIT

Modélisations théoriques de réacteurs chimiques

Simulations numériques de réacteurs chimiques : Implémentation de codes numériques pour systèmes chimiques pouvant être décrits par des équations de réaction-transport.