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Sam DEHAECK


coordonnées


Ecole polytechnique de Bruxelles
Sam DEHAECK
tel 02 650 29 21, Sam.Dehaeck@ulb.ac.be
Campus du Solbosch
CP165/67, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles



unités de recherche


Centre Interdisciplinaire de Phénomènes Non-linéaires et de Systèmes Complexes [Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems] (Cenoli)
TIPs - Génie chimique [TIPs - Chemical Engineering]
TIPs - Physique des fluides [TIPs - Fluid Physics] (TIPs - FLUIDs)



projets


Etudes approfondies de l'absorption de CO2 dans des liquides. Applications à l'intensification de procédés et au développement de systèmes de récupération [In-depth study of CO2 absorption in liquids. Applications for the upgrading and the development of re-processing systems]
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 Ethanol 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). Il est financé par plusieurs entreprises (Solvay, CANSOLV), le FNRS et l'Agence Spatiale Européenne.

Convection et échange de matière aux interfaces (CIMEX) [CIMEX : Convection and Interfacial Mass EXchange]
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 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).

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.]

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.]

Déposition organisée de particules induite par l'effet Leidenfrost (FRFC - ODILE) [Organized Deposition Induced by the Leidenfrost Effect (FRFC - ODILE)]
Lorsqu'une gouttelette de liquide est déposée sur une surface plane dont la température excède la température de saturation du liquide, la goutte peut léviter à une distance bien définie de la surface à cause de la vaporisation violente du gaz. Ce phénomène est appelé effet Leidenfrost. Cet état non-mouillant rappelle le comportement d'une gouttelette qui roule sur une feuille de Lotus. Les surfaces naturelles ou artificielles peuvent montrer despropriétés superhydrophobes (surface fakir). Malgré cette analogie, la physique impliquée dans ce dernier cas est très différente de la goutte en Leidenfrost. Le but général du projet ODILE (Organized Deposition Induced by Leidenfrost Effect) est l'étude de gouttes en état Leidenfrost lorsque celles-ci sont composées de fluides complexes tels que des solutions polymères, colloïdales ou encore un mélange de solvant volatil et d'un solide qui cristallise (par exemple un sel). Comme les gouttes s'évaporent pendant leur lévitation, la solution devient de plus en plus concentrée donnant lieu à des transitionsde phase (transition vitreuse pour les polymères, réseau de particules pour les colloïdes, ou encore transition cristalline pour le sel). Ceci conduit à une diminution rapide du taux d'évaporation et mène la goutte à entrer en contact avec le substrat échauffé. La figure de la déposition obtenue après l'évaporation complète sera étudiée théoriquement et expérimentalement, que ce soit sur un substrat plat (déposition auto-organisation) ou sur un substratmicro-structuré (déposition organisée). La vibration verticale du substrat sera également étudiée. [When a liquid droplet is released on a flat surface whose temperature is much higher than the saturation temperature of the liquid, the droplet may 'levitate' at a well-defined distance from the surface due to the violent vaporization of the gas. This phenomenon is called Leidenfrost effect. Such non-wetting state reminds droplets that roll on Lotus leafs. Natural or artificial surfaces may show this superhydrophobic property, so-called 'fakir' effect. The physics involved in the latter case is very different from Leidenfrost effect. In this context, the general goal of the ODILE (Organized Deposition Induced by Leidenfrost Effect) project is to study Leidenfrost droplets made of complex fluids such as polymer solutions, colloidal suspensions or mixtures of a volatile solvent and a crystallizing solute (e.g. a salt). As the droplet evaporates during the levitation, the solute gets more concentrated, generally leading to a phase transition (glassy transition for the polymer, ordered arrays for the colloidal particles, or crystallization for the salt), inducing a rapid decrease of the evaporation rate and leading to contact of the droplets with the heated substrate. The deposition patterns obtained after complete vaporization will be studied theoretically and experimentally, both for flat substrates (self-organized deposition) and for micro-structured plates (shape-organized deposition). Vibrating the surface vertically will also be investigated, as a further way of influencing depositionpatterns via droplet bouncing.]

Microfluidics and micromanipulation: multi-scale applicationsof surface tension (BELSPO PAI Micro-MAST) [Microfluidics and micromanipulation: multi-scale applications of surface tension (BELSPO IAP Micro-MAST)]
The scientific objectives of this IAP 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 (incl. generation and transport). These fundamental questions can be grouped into three categories:1. 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 (e.g. contact angle and hysteresis)?2. 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 (e.g. to bundle nanotubes)?3. 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?The proposed multidisciplinary program (involving ULB, ULg, KULeuven, UMons and ESPCI ' Paris) combines forefront research in physics, material science, chemistry and engineering. Its main originality relies in the efforts to enhance the collaboration of the interfacial science, microfluidics and microengineering communities. [The scientific objectives of this IAP 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 (incl. generation and transport). These fundamental questions can be grouped into three categories:1. 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 (e.g. contact angle and hysteresis)?2. 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 (e.g. to bundle nanotubes)?3. 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?The proposed multidisciplinary program (involving ULB, ULg, KULeuven, UMons and ESPCI ' Paris) combines forefront research in physics, material science, chemistry and engineering. Its main originality relies in the efforts to enhance the collaboration of the interfacial science, microfluidics and microengineering communities.]



prix


Vidéo sélectionnée pour la ''Gallery of Fluid Motion 2009'' par l'APS-DFD (American Physical Society - Division of Fluid Dynamics): ''Evaporating Cocktails''



disciplines et mots clés déclarés


Analyse - gestion des transports Chimie des surfaces et des interfaces Chimie - physique industrielle Environnement et pollution Génie chimique Mécanique appliquée générale Mécanique des fluides Physico-chimie générale Physique de l'état condense [struct., propr. thermiques, etc.] Physique des phénomènes non linéaires Sociologie urbaine Technologie de l'environnement, contrôle de la pollution Technologie spatiale Thermodynamique appliquée Thermodynamique statistique Transfert de chaleur

absorption auto-organisation caléfaction caloduc capillarité coalescence code multi-échelle coefficient de transfert de chaleur condensation contrôle thermique couplage chimie-hydrodynamique dioxyde de carbone ebullition en film echangeurs de chaleur ecoulement multi-échelle elasto-capillarité electro-capillarité evaporation evaporation films minces fluides complexes flux de chaleur critique gouttes instabilités hydrodynamiques interfaces interférométrie lévitation acoustique ligne de contact lubrification microencapsulation microfluidique micro-fluidique digitale micromanipulation micro-manipulation milieux poreux modélisation théorique et numérique mouillage nanoparticules nucléation optimisation polymères pulvérisation réaction-diffusion refroidissement solidification structured surfaces surfactants tension superficielle thermocapillarité transfert de matière gaz-liquide turbulence interfaciale