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Valentina SHEVTSOVA


coordonnées


Ecole polytechnique de Bruxelles
Valentina CHEVTSOVA (SHEVTSOVA)
tel 02 650 30 24, vshev@ulb.ac.be
Campus du Solbosch
CP165/62, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles




unités de recherche


Chimie-physique E.P.- Microgravity Research Center [Physical Chemistry Dept A.S. - Microgravity Research Center] (MRC)



projets


Prodex DCMIX [Prodex DCMIX]
Le projet DCMIX étudie les transports de matière dans les systèmes ternaires au travers d'expériences en microgravité. Il existe plusieurs formalismes et théories dans la littérature pour décrire la thermodiffusion dans un système multicomposant mais un manque de données empêche leur validation. Seul un petit nombre de techniques expérimentales permet d'étudier un système binaire avec des coefficients Soret négatifs. La vision à long terme consiste à comprendre le fonctionnement de la diffusion et de la thermodiffusion dans les systèmes multicomposants.Les méthodes optiques modernes requièrent (N-1) sources de lumière indépendante pour analyser un système à N composantes. Deux longueurs d'ondes lambda son donc nécessaires pour mesurer les coefficients de diffusion dans un mélange ternaire. Le succès de l'expérience dépend non seulement de la variation de l'indice de réfraction en fonction de la concentration (dn/ dc) de chaque composant mais également de la matrice composée des [(d(nlambda),j/d(ci)], i,j=1,2. Deux lasers (, lambda=670 nm et lambda=925) sont installés sur l'instrument SODI à bord de l'ISS. A l'aide de cet instrument La première DCMIX en microgravité a d'ores et déjà analysé le système Tétrahydronaphtalène/ Isobutylbenzène/ Dodécane.La prochaine expérience concerne le système Toluène/ Méthanol/ Cyclohexane. Les études préliminaires révèlent la présence dans ce système de coefficients Soret négatifs.Objectifs: - Mesures de coefficient de diffusion et de thermodiffusion dans des mélanges ternaires qui sont fortement affectée par la présence de convection. - Permettre de comprendre comment les coefficients de thermodiffusion dans les systèmes ternaires sont relies à ceux des systèmes binaires. http://67.199.102.30/mrc/fr/projects.cfm?id=1013 [DCMIX project is focused on the investigation of the mass transport in ternary mixtures including experiment under microgravity conditions. Different formalisms and theories exist in literature to describe the thermodiffusion effect in multicomponent mixtures but there is a lack of experimental data for their validations. There exist only a few experimental techniques which allow studying the binary systems with negative Soret coefficients. The long-term vision is to understand kinetic of thermal diffusion in multicomponent systems.Application of modern optical methods requires (N-1) independent light sources for the mixture with N components. Two wavelengths lambda i are needed for measuring (thermo) diffusion coefficients in ternary mixtures. The success of the experiments depends not only on variation of refractive index with concentration (dn/ dc) of individual components but on the matrix composed by [(d(nlambda),j/d(ci)], i,j=1,2. Two light sources, lambda=670 nm and lambda=925 nm are available inside SODI instrument onboard the ISS. The first microgravity experiment DCMIX analyzed the hydrocarbon mixture (TNH-IBB-C12 ) .The next subject of DCMIX is the mixture Toluene (T) / Methanol (M) / Cyclohexane (CH). The preliminary ground experiment reveals strong instability which indicates at negative Soret coefficients. Objectives :' Measurement of diffusion and thermodiffusion coefficients in ternary mixture which are strongly affected by convection in the presence of gravity. ' Achieve a quantitative understanding of how thermodiffusion coefficients in ternary mixtures are related to those in binary mixtures.http://67.199.102.30/mrc/fr/projects.cfm?id=1013]

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. http://67.199.102.30/mrc/fr/projects.cfm?id=1009 [Study of thermal transfer trough liquid/gas interface in cylindrical volume (liquid bridge model) http://67.199.102.30/mrc/fr/projects.cfm?id=1009]

FNRS KIBILI [FNRS KIBILI]
Le projet « Cinétique de la thermodiffusion dans un liquide binaire près du point critique » : (KIBILI) est concerné par des aspects fondamentaux et appliqués, il est supporté par le FNRS. Les travaux théoriques prédisent que près d'un point critique le coefficient de diffusion mutuelle tend vers 0 tandis que le coefficient de thermodiffusion est pratiquement constant. Cela pourrait dire que d'un côté la ségrégation des composants va divergé à cause de la thermodiffusion alors que de l'autre côté l'évolution vers un état stationnaire mettra un temps infini à s'établir. Du point de vue fondamental les propriétés de transport dans un mélange binaire près du point critique auront un comportement singulier. Pour le point de vue appliqué, ces mesures apporteront des données importantes pour les études de l'environnement et pour les applications industrielles et un argument pour choisir d'étudier le mélange CO2 + CH4 . Le projet a pour but de réaliser une modélisation numérique et des mesures au laboratoire pour comprendre les phénomènes diffusifs près du point critique.Il est possible que le moyen le plus efficace de contribuer à l'amélioration du problème de l'échauffement climatique par la réduction des émissions de CO2 passe par la capture dès sa production dans les centrales thermiques très contrôlée (par exemple alimentée en oxygène). Ce CO2 serait alors stocké dans des réservoirs vides de pétrole ou de gaz. Les conditions d'injection sont proches des points critiques de ces mélanges qui contiennent des hydrocarbures ( CH4) et des (H2 S). La thermodiffusion pourrait accumuler au sommet de ces réservoirs une quantité importante de substances chimiquement actives susceptibles d'attaquer la barrière imperméable du réservoir et de produire des fuites. [The project 'Kinetics of thermodiffusion in binary liquid near the critical point' (KIBILI) has both fundamental and practical significance and supported by FNRS. Theoretical studies predict that around a critical point the mutual diffusion coefficient D is vanishing while the thermodiffusion coefficient DT approaches a constant. This means that, on the one hand, the segregation of components may diverge due to thermodiffusion. On the other hand, the steady state may need an infinite time to form. From the fundamental viewpoint, transport properties in binary mixtures close to a critical point exhibit a singular behavior. From the applied viewpoint, the measurements will provide data important for environmental research and industrial applications, a reason to suggest studying CO2 + CH4. The project is aimed at performing numerical modeling and laboratory experiments to study and understand the diffusive phenomena near critical point. ]

Prodex VIPIL [VIPIL Prodex]
Le projet de recherche VIPIL (Vibrational Phenomena in Liquids) est financé la Politique Scientifique Fédérale au travers du programme PRODEX de l'ESA. Son objectif est d'étudier les mouvements convectifs générés par les vibrations dans des volumes liquides dont la densité n'est pas uniforme. VIPIL est la continuation logique du programme IVIDIL réalisé avec succès à bord de la Station Spatiale International (ISS) en 2009-2010 à la grande satisfaction du groupe MRC-NLF ( Nonlinear phenomena in fluids). Le projet VIPIL se focalise sur l'analyse des instabilités dans un système formé de deux couches de liquides miscibles (ou non miscibles). Dans le cas de deux liquides miscibles dès que l'écoulement moyen est établi les gradients (de température et/ou de concentration) commencent à décroitre par l'action des écoulements convectifs générés par les vibrations. Différents mode d'instabilités peuvent être induits par des vibrations parallèles ou perpendiculaires à l'interface. En plus des études théoriques et numériques les expériences seront conduites aussi bien dans un champ de gravité réduite pendant des vols paraboliques et dans ISS.D'un coté, ce domaine de recherche est très important pour bien comprendre le comportement des fluides lors de leur manipulation dans l'espace et même dans certaines thérapie. En plus, on s'attend à obtenir des résultats utiles pour des applications terrestres telles que le micro mixing, l'utilisation des lab-on- a chip,' Beaucoup d'utilisation de systèmes de micro et nano fluidique font appel à des mélanges rapides de réactifs de façon à augmenter la vitesse de réaction en biochimie. La difficulté est que compte tenu des dimensions de tels réacteurs (petit nombre de Reynolds) ces « re-mélanges » ne peuvent pas compter sur l'aide la turbulence. [The research program VIPIL (VIbrational Phenomena In Liquids) is funded by the Federal Science Policy (PRODEX). Its objective is to examine the convective motions generated by vibrations in the liquid systems with non-uniform density. Project VIPIL is a logic extension of the IVIDIL experiment which was successfully performed on the ISS in 2009-2010 by group MRC-NLF (Nonlinear phenomena in liquids). The VIPIL project focuses on the analysis of instabilities in systems composed by two layers of miscible/immiscible liquids. In the case of two miscible liquids when the mean (streaming) flow sets in, the gradients begin to weaken as a result of convective mixing. Different mode of instability can be induced by vibrations parallel and perpendicular to the interface. In addition to theoretical and numerical studies, experiments will be carried out not only in the laboratory but also in reduced gravity conditions during parabolic flights and at the International Space Station.]



disciplines et mots clés déclarés


Instrumentation et méthodes en physique Mécanique des fluides Physique des phénomènes non linéaires Physique théorique et mathématique Rayonnement cohérent et holographie Transfert de chaleur

agence spatiale européenne (esa) agence spatial européenne (esa) diagnostics optiques diffusion moléculaire diffusion ternaire diffusion thermique (effet soret) dioxyde de carbone dynamique non linéaires ecoulement diphasique ecoulement multi-échelle fonds de la recherche scientifique (fnrs) fontainebleau benchmark instabilité et bifurcation interface laboratoire de physique des fluides laboratoire orbital marangoni mécanique des fluides microgravité microgravité microgravité modélisation théorique et numérique physique des fluides physique des phénomènes non linéaires point critique thermodiffusion thermodynamique