TIPs - Physique des fluides [TIPs - Fluid Physics] (TIPs

Convection et échange de matière aux interfaces (ESA MAP-CIMEX) [Convection and Interfacial Mass Exchange (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). [This MAP (Microgravity Application Promotion) research program, funded by the European Space Agency and the Belgian Science Policy, studies phase change phenomena and mass transfer through liquid-gas and liquid-liquid interfaces, as well as their coupling with fluid motions induced by gravity and/or surface tension. While most of the research is on evaporation, with applications in heat transfer technologies (cooling of electronic components), other transfer phenomena are also studied such as gas absorption or solvant extraction, for which numerous applications exist in the field of chemical engineering. In addition to theoretical and numerical studies, experiments are realized, both in the laboratory and in reduced-gravity conditions (parabolic flights, sounding rockets, satellites, international space station). ]

Action de Recherches Concertées ARCHIMEDES (Advanced Research Center on Hydrodynamic Instabilities and Mass Exchange During Evaporation and Solidification, CFWB-ARC 04/09-308) [Collective Research Initiatives ARCHIMEDES (Advanced Research Center on Hydrodynamic Instabilities and Mass Exchange During Evaporation and Solidification, CFWB-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. [This Concerted Research Action 2004-09, funded by CFWB (Communauté Française de Belgique), aims to develop synergies and competencies necessary to set-up a multi-disciplinary excellence center, devoted to the theoretical and experimental modeling of evaporation, solidification, interfacial chemical reactions, and associated hydrodynamic instabilities. The five considered research axes are : i) interfacial turbulence and mass transfer between phases; ii) evaporation of flowing thin films and microscopic effects; iii) evaporation and multiphase fluid flows in porous media; iv) solidification and cristallographic polymorphism; v) fingering instabilities of interfaces. A last research axis is also dedicated to the set-up and implementation on the foreseen experiments, of modern optical techniques, e.g. based on digital holography.]

Ebullition, transfert de chaleur et gestion des liquides - Influence de la gravité et des champs électrostatiques (ESA MAP-BOILING) [Boiling, heat transfer and fluids management - Gravity and electrostatic fields influence (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. [This MAP (Microgravity Application Promotion) research program of the European Space Agency associates several european teams in order to study fundamental and applied aspects of the boiling process. Several microgravity experiments are foreseen, which will allow a deeper understanding of phenomena which, on earth, are generally dominated by buoyancy. In order to prepare these experiments, other investigations are foreseen in the laboratory, in addition to theoretical and numerical studies. Indeed, one of the general goals of the project is to isolate basic phenomena occurring during boiling (i.e. local processes taking place in the vicinity of contact lines, nucleation, forced flows, ...), and to study them in a detailed way, in order to optimize simulation codes dedicated to the modeling of the global process and to the prediction of heat transfer coefficients.]

Dynamique des films liquides minces et des interactions goutte-paroi (ESA-DOLFIN) [Dynamics of thin liquid films and drop-wall interactions (ESA-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. [This fundamental research programme of the European Space Agency associates several european teams in order to study basic phenomena influencing the behaviour of liquids interacting with solid surfaces. Considered physical situations include the dynamics of droplets projected on solid targets, the stability and rupture of thin and ultra-thin liquid films on solid substrates, and the influence of phase change and/or nano-particles on the dynamics of liquid films. In addition to theoretical and numerical research, experiments are realized on ground and possibly in microgravity, e.g. on spray cooling, and on the stability of thin films on structured surfaces.]

Etude numérique multi-échelle des caloducs à rainures (FRIA-CAPTERM) [Multiscale numerical study of grooved heat pipes (FRIA-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. [In the framework of a PhD thesis funded by FRIA, the study of the dynamics of thin films of volatile liquids is applied to the prediction of heat transfer coefficients of grooved heat pipes. The microscopic study, realized in ULB, concerns the prediction of apparent contact angles generated by evaporation, despite the fact that the liquid completely wets the solid substrate. The macroscopic study, realized in collaboration with CENAERO (Gosselies) and Euro Heat Pipes (Nivelles), aims to use the finite element method to simulate radial heat transfer in a heat pipe of given geometry, still taking into account microscopic effects whose influence cannot be neglected. The ultimate goal is to couple the thermal code developped in such a way with the purely hydraulic code developed by CENAERO, and used by industries such as Euro Heat Pipes for optimisation purposes.]

Ecoulements multi-échelles de fluides complexes et phénomènes interfaciaux (EU-FP7-MULTIFLOW) [Multiscale Complex Fluid Flows and Interfacial Phenomena (EU-FP7-MULTIFLOW)]
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, ... [The main objective of the Marie Curie network MULTIFLOW, funded by the 7th Framework Program of the European Commission, is to train young researchers in the field of complex flows of fluids, in a wide range of length scales from microscopic ones (some nanometers) to macroscopic ones (some millimeters or more). Considered fluids can also be complex : polymer solutions, nanofluids, colloidal solutions, liquid crystals, ... and the studied flows can also be influenced by numerous physico-chemical effects : capillarity, phase change (evaporation, solidification, ...), wetting, chemical reactions, ...The program is built around generic fundamental questions, with applications in several technological fields : coatings, thin-film evaporators, cooling of electronic components, microfluidics, nanotechnologies, ...]

Développement d'un logiciel multi-échelle de simulation des caloducs à rainures (First post-doc SIMUCAL, Région Wallonne) [Development of a multiscale simulation software for grooved heat pipes (First post-doc SIMUCAL, Walloon Region)]
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. [The goal of the SIMUCAL project is to develop a powerful software dedicated to the design, the optimisation and the validation of grooved heat pipes. This study will be realized thanks to a close collaboration between the TIPs department of ULB, the industrial partner EHP (Euro Heat Pipes, Nivelles), european leader as far as heat pipe technology is concerned, and CENAERO (Centre d'excellence en Aéronautique, Gosselies), privileged partner of EHP for the design and optimisation of their products. On the other hand, the Technical University of Darmstadt is also associated to the project, as scientific partner. The main objective will be reached by a combination of mathematical modelling methods and advanced numerical simulation techniques for fluid dynamics.]

Ecoulements, interfaces et microfluidique (Brains Back To Brussels - Benoit Scheid - IRSIB) [Flows, Interfaces and Microfluidics (Brains Back To Brussels - Benoit Scheid - IRSIB)]
Ce projet a pour but de répondre à 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. [This project aims to answer scientific and technological questions in different interfacial viscous flow configurations applying to multiphase microfluidic devices. The key research objectives and breakthroughs to be achieved along with related technological issues in microfluidics to be addressed in the project are the following: (A) Understanding spontaneous pattern formation in thin film flow configurations for the purpose of heat/mass transfer enhancement in small scale devices. (B.i) Understanding the evaporation process and interfacial instabilities in confined environment in order to improve the efficiency of micro-heat exchangers. (B.ii) Understanding the physicochemical mechanisms responsible for surface structuring, specifically in evaporating polymer solutions for improvement of coating processes and in improvement of pre-concentration samples for microfluidic lab-on-chips. (C) Understanding both contact line motion and flow around pinned contact lines for the purpose of microfluidics system design and optimization as for instance the avoidance of impurities and gas bubbles.]