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in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 4-12
Titre : Exploitation du gaz de schistes et sécurité des ressources en eau sont-elles compatibles ? Type de document : texte imprimé Auteurs : Thierry Pointet, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 4-12 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Gaz de schistes Nappes Fracturation hydraulique Réglementation Index. décimale : 551.4 DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 [article] Exploitation du gaz de schistes et sécurité des ressources en eau sont-elles compatibles ? [texte imprimé] / Thierry Pointet, Auteur . - 2011 . - pp. 4-12.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 4-12
Mots-clés : Gaz de schistes Nappes Fracturation hydraulique Réglementation Index. décimale : 551.4 DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 13-18
Titre : Implémentation d’une méthode multipolaire rapide dans le code de diffraction/radiation Aquaplus Titre original : Implementing a Fast Multipole Algorithm into the diffraction/radiation software Aquaplus Type de document : texte imprimé Auteurs : Bruno Borgarino, Auteur ; Aurélien Babarit, Auteur ; Pierre Ferrant, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 13-18 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Méthode multipole Développement multipolaire Fonction de Green à surface libre Energie des vagues Index. décimale : 551.4 Résumé : Cet article décrit l’implémentation d’un algorithme multipolaire rapide dans le code Aquaplus. L’objectif est d’accélérer la résolution des problèmes de diffraction/radiation, pour simuler par la méthode des singularités une ferme composée de nombreux récupérateurs d’énergie des vagues. Les fondements mathématiques nécessaires (développement multipolaire de la fonction de Green à surface libre), et les principes de l’algorithme sont détaillés ici. Les résultats obtenus par la méthode multipolaire sont confrontés à ceux de la méthode classique. L’accélération apportée par la méthode multipolaire est étudiée, en fonction des différents paramètres de l’algorithme.
This paper describes the implementation of a Fast Multipole Algorithm (FMA) into the software Aquaplus. The objective is to speed up the resolution of the diffraction/radiation problems, to simulate arrays of wave energy converters by boundary element methods (BEM). The necessary mathematical formulations (multipole expansion of the free-surface Green’s function), are briefly detailed here, along with the working principle of the FMA. The results obtained by the FMA are compared to results from the classical method. The acceleration brought by the FMA is investigated, depending on its parameters.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Implémentation d’une méthode multipolaire rapide dans le code de diffraction/radiation Aquaplus = Implementing a Fast Multipole Algorithm into the diffraction/radiation software Aquaplus [texte imprimé] / Bruno Borgarino, Auteur ; Aurélien Babarit, Auteur ; Pierre Ferrant, Auteur . - 2011 . - pp. 13-18.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 13-18
Mots-clés : Méthode multipole Développement multipolaire Fonction de Green à surface libre Energie des vagues Index. décimale : 551.4 Résumé : Cet article décrit l’implémentation d’un algorithme multipolaire rapide dans le code Aquaplus. L’objectif est d’accélérer la résolution des problèmes de diffraction/radiation, pour simuler par la méthode des singularités une ferme composée de nombreux récupérateurs d’énergie des vagues. Les fondements mathématiques nécessaires (développement multipolaire de la fonction de Green à surface libre), et les principes de l’algorithme sont détaillés ici. Les résultats obtenus par la méthode multipolaire sont confrontés à ceux de la méthode classique. L’accélération apportée par la méthode multipolaire est étudiée, en fonction des différents paramètres de l’algorithme.
This paper describes the implementation of a Fast Multipole Algorithm (FMA) into the software Aquaplus. The objective is to speed up the resolution of the diffraction/radiation problems, to simulate arrays of wave energy converters by boundary element methods (BEM). The necessary mathematical formulations (multipole expansion of the free-surface Green’s function), are briefly detailed here, along with the working principle of the FMA. The results obtained by the FMA are compared to results from the classical method. The acceleration brought by the FMA is investigated, depending on its parameters.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 19-24
Titre : Modélisation de l’atténuation d’une onde de pression sous-marine par rideau de bulles Titre original : Damping of Underwater Pressure Wave by Bubble Curtain Type de document : texte imprimé Auteurs : Hervé Grandjean, Auteur ; Nicolas Jacques, Auteur ; Stéphane Zaleski, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 19-24 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Milieu diphasique Onde de choc Rideau de bulles Index. décimale : 551.4 Résumé : Un modèle décrivant la réponse d’un milieu diphasique liquide-bulles, lors de la propagation d’une onde de pression, a été développé, et intégré dans un code de calculs par éléments finis. Ce modèle, basé sur une technique d’homogénéisation, est validé par comparaison avec des essais expérimentaux de la littérature. Cette modélisation est ensuite appliquée au cas de l’interaction d’une onde de choc sous-marine avec un rideau de bulles, et permet de rendre compte de l’effet atténuateur d’une telle barrière diphasique.
A model for the behaviour of a bubbly liquid, experiencing the propagation of an underwater pressure wave, has been developed and implemented in a FEM code. This model, based on an homogenization technique, is validated by comparison with experimental results of the literature. Then, the interaction of a shock wave with a bubble screen is investigated, and the important damping effect of the bubble curtain is pointed out.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Modélisation de l’atténuation d’une onde de pression sous-marine par rideau de bulles = Damping of Underwater Pressure Wave by Bubble Curtain [texte imprimé] / Hervé Grandjean, Auteur ; Nicolas Jacques, Auteur ; Stéphane Zaleski, Auteur . - 2011 . - pp. 19-24.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 19-24
Mots-clés : Milieu diphasique Onde de choc Rideau de bulles Index. décimale : 551.4 Résumé : Un modèle décrivant la réponse d’un milieu diphasique liquide-bulles, lors de la propagation d’une onde de pression, a été développé, et intégré dans un code de calculs par éléments finis. Ce modèle, basé sur une technique d’homogénéisation, est validé par comparaison avec des essais expérimentaux de la littérature. Cette modélisation est ensuite appliquée au cas de l’interaction d’une onde de choc sous-marine avec un rideau de bulles, et permet de rendre compte de l’effet atténuateur d’une telle barrière diphasique.
A model for the behaviour of a bubbly liquid, experiencing the propagation of an underwater pressure wave, has been developed and implemented in a FEM code. This model, based on an homogenization technique, is validated by comparison with experimental results of the literature. Then, the interaction of a shock wave with a bubble screen is investigated, and the important damping effect of the bubble curtain is pointed out.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 25-30
Titre : Calcul de champs de pressions par une formulation integrale Titre original : Integral formulation and pressure computation Type de document : texte imprimé Auteurs : Hicham Machrouki, Auteur ; Serge Huberson, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 25-30 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Calcul pression Equation Poisson Méthodes intégrales Index. décimale : 551.4 Résumé : On présente une méthode pour calculer le champ de pression d’un écoulement bi-dimensionnel tourbillonnaire instationnaire d’un fluide incompressible visqueux. Le calcul de la pression est réalisé en deux étapes. Dans la première, on calcule le champ de pression induit par la vitesse seule par la résolution de l’équation de Poisson habituelle sans prendre en compte les frontières. Ce problème est discrétisé sur un maillage cartésien régulier par une méthode de différences finis. La deuxième étape est une correction harmonique calculée afin de tenir compte des conditions aux limites. Cette étape est réalisée par la résolution d’une équation intégrale de Fredholm de seconde espèce. Les propriétés de la méthode sont illustrées par deux applications. La première concerne un champ de vitesse calculé numériquement par DNS couplé avec la méthode des frontières immergées, et la deuxième un champ de vitesse mesuré par la méthode PIV.
A computational method for the pressure field of the two-dimensional unsteady flow of an inviscid and incompressible fluid is presented. The pressure is computed with a two steps procedure. In the first step, the part of the pressure field due to the velocity field alone is computed by solving a Poisson equation without accounting for the boundaries. This step is performed by means of a finite-volume scheme on a regular cartesian mesh. In the second step, an harmonic correction is applied in order to satisfy the boundary conditions, resulting in a second kind Fredholm integral equation. The properties of the method are illustrated through two examples, one performed with a computed velocity field and the other from a measured velocity field.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Calcul de champs de pressions par une formulation integrale = Integral formulation and pressure computation [texte imprimé] / Hicham Machrouki, Auteur ; Serge Huberson, Auteur . - 2011 . - pp. 25-30.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 25-30
Mots-clés : Calcul pression Equation Poisson Méthodes intégrales Index. décimale : 551.4 Résumé : On présente une méthode pour calculer le champ de pression d’un écoulement bi-dimensionnel tourbillonnaire instationnaire d’un fluide incompressible visqueux. Le calcul de la pression est réalisé en deux étapes. Dans la première, on calcule le champ de pression induit par la vitesse seule par la résolution de l’équation de Poisson habituelle sans prendre en compte les frontières. Ce problème est discrétisé sur un maillage cartésien régulier par une méthode de différences finis. La deuxième étape est une correction harmonique calculée afin de tenir compte des conditions aux limites. Cette étape est réalisée par la résolution d’une équation intégrale de Fredholm de seconde espèce. Les propriétés de la méthode sont illustrées par deux applications. La première concerne un champ de vitesse calculé numériquement par DNS couplé avec la méthode des frontières immergées, et la deuxième un champ de vitesse mesuré par la méthode PIV.
A computational method for the pressure field of the two-dimensional unsteady flow of an inviscid and incompressible fluid is presented. The pressure is computed with a two steps procedure. In the first step, the part of the pressure field due to the velocity field alone is computed by solving a Poisson equation without accounting for the boundaries. This step is performed by means of a finite-volume scheme on a regular cartesian mesh. In the second step, an harmonic correction is applied in order to satisfy the boundary conditions, resulting in a second kind Fredholm integral equation. The properties of the method are illustrated through two examples, one performed with a computed velocity field and the other from a measured velocity field.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 31-36
Titre : Variabilité spatio-temporelle des précipitations aux échelles de l’hydrologie urbaine Titre original : Temporal and spatial variability of rainfall at urban hydrological scales Type de document : texte imprimé Auteurs : Isabelle Emmanuel, Auteur ; Etienne Leblois, Auteur ; Hervé Andrieu, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 31-36 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Structure des précipitations Géostatistiques Hydrologie urbaine Index. décimale : 551.4 Résumé : Le principal objectif de cet article est de caractériser la variabilité spatiale et temporelle de champs pluvieux à des échelles spatio-temporelles fines cohérentes avec les applications hydrologiques urbaines. Dans cette optique, 24 périodes pluvieuses ont été analysées selon une approche géostatistique. Cette analyse s’est centrée sur le variogramme de la Pluie Non Nulle. Les périodes pluvieuses considérées ont été enregistrées, entre mai et novembre 2009, par le radar météorologique de Treillières. Ce radar bande C est situé à 10 km au Nord de Nantes (France). Il fournit des images radar de haute résolution spatiale (250 x 250 m2) et de résolution temporelle instantanée. Cette étude a permis de mettre en évi-dence quatre types de structures pluvieuses présentant des échelles très différentes de variabilité, dont des doubles structu-res localisées à l’intérieur d’un même champ pluvieux. Ce travail a montré que les images radar de résolution fine permet-taient de capturer des petits amas pluvieux intenses et fortement variables. Ces résultats pourront être utilisés afin d’étudier l’influence de la variabilité de la pluie sur la variabilité des débits au niveau de bassins versants urbains. Couplés à l’analyse des variogrammes d’indicateur, ces résultats pourront être également utilisés à des fins de modélisation de champs pluvieux.
The main objective of this paper is to characterize the spatial and temporal variability of rainfall at spatial and temporal scales that are consistent with urban hydrological applications. In this way, 24 rain periods have been analyzed according to a geostatistical approach. This analysis has focused on the non-zero rainfall variogram. The studied rain periods were recorded by the weather radar of Treillières between May and November 2009. This C-band radar is located 10 km north of Nantes (France). It provides rainfall radar images of high spatial resolution (250 x 250 m2) and of instantaneous temporal resolution. Results indicated four different types of rainfall fields, which display very different variability scales, including double structures within the same fields. This study highlights the benefit of radar images featuring high resolution, which in turn allow studying small-scale variability. It would be of interest to analyse how those different rain-fall structures affect hydrological modelling of urban watersheds. Associated with the analysis of the indicator variograms, those results could be used to simulate rainfall fields.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Variabilité spatio-temporelle des précipitations aux échelles de l’hydrologie urbaine = Temporal and spatial variability of rainfall at urban hydrological scales [texte imprimé] / Isabelle Emmanuel, Auteur ; Etienne Leblois, Auteur ; Hervé Andrieu, Auteur . - 2011 . - pp. 31-36.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 31-36
Mots-clés : Structure des précipitations Géostatistiques Hydrologie urbaine Index. décimale : 551.4 Résumé : Le principal objectif de cet article est de caractériser la variabilité spatiale et temporelle de champs pluvieux à des échelles spatio-temporelles fines cohérentes avec les applications hydrologiques urbaines. Dans cette optique, 24 périodes pluvieuses ont été analysées selon une approche géostatistique. Cette analyse s’est centrée sur le variogramme de la Pluie Non Nulle. Les périodes pluvieuses considérées ont été enregistrées, entre mai et novembre 2009, par le radar météorologique de Treillières. Ce radar bande C est situé à 10 km au Nord de Nantes (France). Il fournit des images radar de haute résolution spatiale (250 x 250 m2) et de résolution temporelle instantanée. Cette étude a permis de mettre en évi-dence quatre types de structures pluvieuses présentant des échelles très différentes de variabilité, dont des doubles structu-res localisées à l’intérieur d’un même champ pluvieux. Ce travail a montré que les images radar de résolution fine permet-taient de capturer des petits amas pluvieux intenses et fortement variables. Ces résultats pourront être utilisés afin d’étudier l’influence de la variabilité de la pluie sur la variabilité des débits au niveau de bassins versants urbains. Couplés à l’analyse des variogrammes d’indicateur, ces résultats pourront être également utilisés à des fins de modélisation de champs pluvieux.
The main objective of this paper is to characterize the spatial and temporal variability of rainfall at spatial and temporal scales that are consistent with urban hydrological applications. In this way, 24 rain periods have been analyzed according to a geostatistical approach. This analysis has focused on the non-zero rainfall variogram. The studied rain periods were recorded by the weather radar of Treillières between May and November 2009. This C-band radar is located 10 km north of Nantes (France). It provides rainfall radar images of high spatial resolution (250 x 250 m2) and of instantaneous temporal resolution. Results indicated four different types of rainfall fields, which display very different variability scales, including double structures within the same fields. This study highlights the benefit of radar images featuring high resolution, which in turn allow studying small-scale variability. It would be of interest to analyse how those different rain-fall structures affect hydrological modelling of urban watersheds. Associated with the analysis of the indicator variograms, those results could be used to simulate rainfall fields.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 37-42
Titre : Impact de la variabilité non-mesurée des précipitations sur les débits en hydrologie urbaine : un cas d’étude dans le cadre multifractal Titre original : Impact of unmeasured rainfall variability on urban discharge: a case study in a multifractal framework Type de document : texte imprimé Auteurs : Auguste Gires, Auteur ; Schertzer, Daniel, Auteur ; Ioulia Tchiguirinskaia, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 37-42 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Variabilité spatio-temporelle Désagrégation Multifractals Loi de puissance Ensemble stochastique Hydrologie urbaine Index. décimale : 551.4 Résumé : Cet article utilise les propriétés multifractales d’un évènement pluvieux dans la région de Londres le 9 février 2009, pour mieux comprendre et quantifier l’incertitude associée à la variabilité spatio-temporelle des précipitations non mesurées par les radars météorologiques en bande C, dont la résolution estimée est de 1 km*1 km*5min, et comment elle se transfère aux prévisions des débits en réseaux d’assainissement. Le cas d’étude hydrologique est celui du bassin versant urbain de 900 hectares de Cranbrook (Londres). Les propriétés multifractales sont en accord avec le modèle spatio-temporel le plus simple, reposant sur un exposant d’anisotropie entre l’espace et le temps. Ceci permet de désagréger le champ de précipitation à l’aide de cascades multifractales spatio-temporelles. Un ensemble de champs de précipitations désagrégés réalistes est alors généré à l’aide des multifractals universels, puis l’ensemble des hydrogrammes correspondants est obtenu par un modèle urbain pluie-débit semi-distribué. Il apparait que les queues de probabilité issues de l’analyse de 100 échantillons de précipitation présentent un comportement en loi de puissance, qui est retrouvé sur les débits de pointe mais avec des exposants différents
In this paper, the multifractal properties of a rainfall event, that occurred over the London area on February 9th 2009, are used to better understand and quantify the uncertainty associated with the rainfall variability not resolved by C-band radar, whose resolution is estimated at 1 km*1 km*5min, and how it is transferred to sewer discharge. The hydrological case study is the 900 ha urban catchment of Cranbrook (London). The multifractal properties of the rainfall field are in agreement with the simplest case of space-time multifractals that relies on a unique anisotropy exponent between space and time. This enables a multifractal downscaling of the rainfall field. First an ensemble of realistic downscaled rainfall fields is generated with the help of Universal Multifractals. Then the corresponding ensemble of hydrographs is simulated with the help of a semi-distributed urban model. It appears that the tail of probability distribution of the rainfall maximum (among the 100 samples generated) exhibit a power-law behaviour. The same statistical behaviour is observed for peak flows, but with different characteristic exponents.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Impact de la variabilité non-mesurée des précipitations sur les débits en hydrologie urbaine : un cas d’étude dans le cadre multifractal = Impact of unmeasured rainfall variability on urban discharge: a case study in a multifractal framework [texte imprimé] / Auguste Gires, Auteur ; Schertzer, Daniel, Auteur ; Ioulia Tchiguirinskaia, Auteur . - 2011 . - pp. 37-42.
Hydraulique
Langues : Français (fre)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 37-42
Mots-clés : Variabilité spatio-temporelle Désagrégation Multifractals Loi de puissance Ensemble stochastique Hydrologie urbaine Index. décimale : 551.4 Résumé : Cet article utilise les propriétés multifractales d’un évènement pluvieux dans la région de Londres le 9 février 2009, pour mieux comprendre et quantifier l’incertitude associée à la variabilité spatio-temporelle des précipitations non mesurées par les radars météorologiques en bande C, dont la résolution estimée est de 1 km*1 km*5min, et comment elle se transfère aux prévisions des débits en réseaux d’assainissement. Le cas d’étude hydrologique est celui du bassin versant urbain de 900 hectares de Cranbrook (Londres). Les propriétés multifractales sont en accord avec le modèle spatio-temporel le plus simple, reposant sur un exposant d’anisotropie entre l’espace et le temps. Ceci permet de désagréger le champ de précipitation à l’aide de cascades multifractales spatio-temporelles. Un ensemble de champs de précipitations désagrégés réalistes est alors généré à l’aide des multifractals universels, puis l’ensemble des hydrogrammes correspondants est obtenu par un modèle urbain pluie-débit semi-distribué. Il apparait que les queues de probabilité issues de l’analyse de 100 échantillons de précipitation présentent un comportement en loi de puissance, qui est retrouvé sur les débits de pointe mais avec des exposants différents
In this paper, the multifractal properties of a rainfall event, that occurred over the London area on February 9th 2009, are used to better understand and quantify the uncertainty associated with the rainfall variability not resolved by C-band radar, whose resolution is estimated at 1 km*1 km*5min, and how it is transferred to sewer discharge. The hydrological case study is the 900 ha urban catchment of Cranbrook (London). The multifractal properties of the rainfall field are in agreement with the simplest case of space-time multifractals that relies on a unique anisotropy exponent between space and time. This enables a multifractal downscaling of the rainfall field. First an ensemble of realistic downscaled rainfall fields is generated with the help of Universal Multifractals. Then the corresponding ensemble of hydrographs is simulated with the help of a semi-distributed urban model. It appears that the tail of probability distribution of the rainfall maximum (among the 100 samples generated) exhibit a power-law behaviour. The same statistical behaviour is observed for peak flows, but with different characteristic exponents.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 49-54
Titre : Mass flow measurement through rectangular microchannel from hydrodynamic to near free molecular regimes Titre original : Mesure de débit massique à travers un microcanal rectangulaire, du régime hydrodynamique au régime proche moléculaire libre Type de document : texte imprimé Auteurs : Hadj Nacer, Mustapha, Auteur ; Irina Graur, Auteur ; Perrier, Pierre, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 49-54 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Ecoulement de gaz Débit massique Mesure de pression Coefficients d’accommodation Index. décimale : 551.4 Résumé : The mass flow rate through microchannels with rectangular cross section is measured for a wide Knudsen number range (0.0025-26.2) in isothermal steady conditions. The experimental technique called ‘Constant Volume Method’ is used for the measurements. This method consists of measuring the small pressure variations in the tanks upstream and downstream of the microchannel. The measurements of the mass flow rate are carried out for three gases (Helium, Nitrogen and Argon). The microchannel internal surfaces are covered with a thin gold coat of mean roughness characterized by Ra = 0.87nm (RMS). The continuum approach (Navier-Stokes equations), associated to the first order velocity slip boundary condition, was used in the slip regime (Knudsen number varies from 0.0025 to 0.1). The experimental velocity slip and the accommodation coefficients based on the Maxwell kinetic boundary condition were deduced. In the transitio-nal and near free molecular regimes the linearized kinetic BGK model was used to calculate numerically the mass flow rate. From the comparison of the numerical and measured values of the mass flow rate the accommodation coefficient was also obtained.
Le débit massique dans un microcanal de section rectangulaire est mesuré pour une large gamme du nombre de Knudsen (de 0,0025 à 26,2) dans des conditions isothermes stables. La technique expérimentale appelée « Méthode à volume constant » est utilisée pour les mesures. Cette méthode consiste à mesurer une faible variation de pression dans les réservoirs en amont et en aval du microcanal. Les mesures du débit massique sont effectuées pour trois gaz (Hélium, Azote et Argon). Les surfaces intérieures du microcanal sont recouvertes d’une mince couche d’or caractérisée par une rugosité moyenne Ra = 0.87nm (RMS). L’approche continue (équations de Navier-Stokes), associée à la condition de glissement de vitesse de premier ordre est utilisée dans le régime de glissement (nombre de Knudsen variant de 0,0025 à 0,1). Les coefficients expérimentaux de vitesse de glissement et d’accommodation basés sur la condition cinétique aux limites de Maxwell en sont déduits. Dans les régimes de transition et proche moléculaire libre, le modèle cinétique BGK linéarisé est utilisé pour calculer numériquement le débit massique. A partir de la comparaison entre les valeurs numériques et mesurées du débit massique, le coefficient d’accommodation est obtenu.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Mass flow measurement through rectangular microchannel from hydrodynamic to near free molecular regimes = Mesure de débit massique à travers un microcanal rectangulaire, du régime hydrodynamique au régime proche moléculaire libre [texte imprimé] / Hadj Nacer, Mustapha, Auteur ; Irina Graur, Auteur ; Perrier, Pierre, Auteur . - 2011 . - pp. 49-54.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 49-54
Mots-clés : Ecoulement de gaz Débit massique Mesure de pression Coefficients d’accommodation Index. décimale : 551.4 Résumé : The mass flow rate through microchannels with rectangular cross section is measured for a wide Knudsen number range (0.0025-26.2) in isothermal steady conditions. The experimental technique called ‘Constant Volume Method’ is used for the measurements. This method consists of measuring the small pressure variations in the tanks upstream and downstream of the microchannel. The measurements of the mass flow rate are carried out for three gases (Helium, Nitrogen and Argon). The microchannel internal surfaces are covered with a thin gold coat of mean roughness characterized by Ra = 0.87nm (RMS). The continuum approach (Navier-Stokes equations), associated to the first order velocity slip boundary condition, was used in the slip regime (Knudsen number varies from 0.0025 to 0.1). The experimental velocity slip and the accommodation coefficients based on the Maxwell kinetic boundary condition were deduced. In the transitio-nal and near free molecular regimes the linearized kinetic BGK model was used to calculate numerically the mass flow rate. From the comparison of the numerical and measured values of the mass flow rate the accommodation coefficient was also obtained.
Le débit massique dans un microcanal de section rectangulaire est mesuré pour une large gamme du nombre de Knudsen (de 0,0025 à 26,2) dans des conditions isothermes stables. La technique expérimentale appelée « Méthode à volume constant » est utilisée pour les mesures. Cette méthode consiste à mesurer une faible variation de pression dans les réservoirs en amont et en aval du microcanal. Les mesures du débit massique sont effectuées pour trois gaz (Hélium, Azote et Argon). Les surfaces intérieures du microcanal sont recouvertes d’une mince couche d’or caractérisée par une rugosité moyenne Ra = 0.87nm (RMS). L’approche continue (équations de Navier-Stokes), associée à la condition de glissement de vitesse de premier ordre est utilisée dans le régime de glissement (nombre de Knudsen variant de 0,0025 à 0,1). Les coefficients expérimentaux de vitesse de glissement et d’accommodation basés sur la condition cinétique aux limites de Maxwell en sont déduits. Dans les régimes de transition et proche moléculaire libre, le modèle cinétique BGK linéarisé est utilisé pour calculer numériquement le débit massique. A partir de la comparaison entre les valeurs numériques et mesurées du débit massique, le coefficient d’accommodation est obtenu.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 55-61
Titre : Analysis of tracer particle characteristics for micro PIV in wall-bounded gas flows Titre original : Analyse des caractéristiques de traceurs pour la micro PIV dans des écoulements gazeux confinés Type de document : texte imprimé Auteurs : Sebastian Burgmann, Auteur ; Nadine Van der Schoot, Auteur ; Christof Asbach, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 55-61 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : PIV Vélocimétrie par imagerie de particule Génération de particules Trace de particule Temps de réponse Pile à combustible Index. décimale : 551.4 Résumé : The investigation of the gas flow in a working fuel cell by means of optical measurement techniques like micro Particle-Image Velocimetry (µPIV) requires the generation of suitable tracer particles. In this work the analysis of tracer particle characteristics is described which serves as a means to identify suitable particles for wall-bounded gas flows. Several materials and different types of particle generators were examined to check for obtainable particle size distributions and particle concentrations. A simple experiment was designed to investigate the capability of the generated particles to adequately follow the flow. An optically transparent micro-channel with a 90° elbow was manufactured and the µPIV measurement technique is applied. Firstly, the gas-flow seeded with tracer particles is investigated within this 90° elbow micro-channel. Secondly, to check whether the measured flow structure in this previous case matches with the real flow, the same flow conditions are investigated using water as working fluid with solid tracer particles taking into account Re-ynolds number similarity. Thirdly, CFD-calculations using the same reference parameters as in the experimental investiga-tions were performed to quantify the deviation of the particle traces from the real flow streamlines. The results show ethy-lene glycol to be a suitable tracer material since the obtained tracer particles are optically detectable without severe image post-processing and since this material can be easily transformed into an aerosol with suitable concentrations and particle size distributions. The application of the µPIV technique on such a gaseous particle laden flow provided promising results concerning the intended application of this technique to operating fuel cells.
L’étude de l’écoulement gazeux dans une pile à combustible au moyen de techniques de mesure optique telles que la micro vélocimétrie par imagerie de particules (µPIV) nécessite la mise au point de particules traceuses appropriées. Nous décrivons ici l’analyse des caractéristiques de ces particules afin d’identifier les particules convenables pour des écoulements confinés. Plusieurs matériaux et différents types de générateurs de particules sont testés en analysant les dis-tributions de taille et les concentrations de particules. Une expérience simple a été conçue pour étudier la capacité des par-ticules générées à suivre correctement l’écoulement. Un microcanal transparent coudé à 90° a été fabriqué pour analyser l’écoulement par la technique de µPIV. Tout d’abord, on étudie l’écoulement de gaz ensemencé par les particules traceu-ses dans ce microcanal coudé. Ensuite, pour vérifier que la structure de l’écoulement déduite de cette mesure correspond à celle de l’écoulement réel, les mêmes conditions d’écoulement sont étudiées en utilisant comme fluide de travail de l’eau ensemencée par des particules solides, en conservant une similitude de Reynolds.
Enfin on réalise des simulations numériques avec les mêmes paramètres de référence que dans les études expérimentales, pour quantifier la déviation des particules traceuses par rapport aux lignes de courant de l’écoulement réel.
Les résultats montrent que l’éthylène glycol est un traceur convenable car les particules obtenues sont décelables optique-ment sans nécessiter un traitement d’image élaboré, et car il peut facilement être transformé en aérosol avec des concentra-tions et des distributions de tailles adaptées.
L’application de la technique de μPIV à un écoulement gazeux ensemencé donne des résultats prometteurs quant à l’application de cette technique pour l’exploitation des piles à combustible.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Analysis of tracer particle characteristics for micro PIV in wall-bounded gas flows = Analyse des caractéristiques de traceurs pour la micro PIV dans des écoulements gazeux confinés [texte imprimé] / Sebastian Burgmann, Auteur ; Nadine Van der Schoot, Auteur ; Christof Asbach, Auteur . - 2011 . - pp. 55-61.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 55-61
Mots-clés : PIV Vélocimétrie par imagerie de particule Génération de particules Trace de particule Temps de réponse Pile à combustible Index. décimale : 551.4 Résumé : The investigation of the gas flow in a working fuel cell by means of optical measurement techniques like micro Particle-Image Velocimetry (µPIV) requires the generation of suitable tracer particles. In this work the analysis of tracer particle characteristics is described which serves as a means to identify suitable particles for wall-bounded gas flows. Several materials and different types of particle generators were examined to check for obtainable particle size distributions and particle concentrations. A simple experiment was designed to investigate the capability of the generated particles to adequately follow the flow. An optically transparent micro-channel with a 90° elbow was manufactured and the µPIV measurement technique is applied. Firstly, the gas-flow seeded with tracer particles is investigated within this 90° elbow micro-channel. Secondly, to check whether the measured flow structure in this previous case matches with the real flow, the same flow conditions are investigated using water as working fluid with solid tracer particles taking into account Re-ynolds number similarity. Thirdly, CFD-calculations using the same reference parameters as in the experimental investiga-tions were performed to quantify the deviation of the particle traces from the real flow streamlines. The results show ethy-lene glycol to be a suitable tracer material since the obtained tracer particles are optically detectable without severe image post-processing and since this material can be easily transformed into an aerosol with suitable concentrations and particle size distributions. The application of the µPIV technique on such a gaseous particle laden flow provided promising results concerning the intended application of this technique to operating fuel cells.
L’étude de l’écoulement gazeux dans une pile à combustible au moyen de techniques de mesure optique telles que la micro vélocimétrie par imagerie de particules (µPIV) nécessite la mise au point de particules traceuses appropriées. Nous décrivons ici l’analyse des caractéristiques de ces particules afin d’identifier les particules convenables pour des écoulements confinés. Plusieurs matériaux et différents types de générateurs de particules sont testés en analysant les dis-tributions de taille et les concentrations de particules. Une expérience simple a été conçue pour étudier la capacité des par-ticules générées à suivre correctement l’écoulement. Un microcanal transparent coudé à 90° a été fabriqué pour analyser l’écoulement par la technique de µPIV. Tout d’abord, on étudie l’écoulement de gaz ensemencé par les particules traceu-ses dans ce microcanal coudé. Ensuite, pour vérifier que la structure de l’écoulement déduite de cette mesure correspond à celle de l’écoulement réel, les mêmes conditions d’écoulement sont étudiées en utilisant comme fluide de travail de l’eau ensemencée par des particules solides, en conservant une similitude de Reynolds.
Enfin on réalise des simulations numériques avec les mêmes paramètres de référence que dans les études expérimentales, pour quantifier la déviation des particules traceuses par rapport aux lignes de courant de l’écoulement réel.
Les résultats montrent que l’éthylène glycol est un traceur convenable car les particules obtenues sont décelables optique-ment sans nécessiter un traitement d’image élaboré, et car il peut facilement être transformé en aérosol avec des concentra-tions et des distributions de tailles adaptées.
L’application de la technique de μPIV à un écoulement gazeux ensemencé donne des résultats prometteurs quant à l’application de cette technique pour l’exploitation des piles à combustible.
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in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 62-69
Titre : Experimental study of the bubble formation in T-Y junction micro-mixers Titre original : Etude expérimentale de la formation de bulles dans des micro mélangeurs de type de jonction T et Y Type de document : texte imprimé Auteurs : Nicolas Dietrich, Auteur ; S. Poncin, Auteur ; Huai-Zhi Li, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 62-69 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bulles Micromélangeurs Corrélation Micro-PIV Gaz-liquide Index. décimale : 551.4 Résumé : The aim of this study is to investigate the bubble formation in different liquids within three types of gas-liquid micro-mixer geometries, including a T-junction and two Y-junctions. The bubble shape, size and formation mechanism were studied under various experimental conditions such as flow rates of both phases, physical properties of liquid and mixer’s geometries. A micro-Particle Image Velocimetry (μ-PIV) technique and a high speed camera were used to characterize and quantify gas-liquid flows. It was revealed that the bubble formation, in particular the bubble size, depends on the geometry of the mixing section. A correlation gathering numerous experimental data was elaborated for the estimation of bubble size. The influence of different parameters like flow rate ratio between two phases, mixer geometry and surface tension is well taken into consideration based on the understanding of bubble formation mechanism at microscale. This paper marks an improvement in the domain where no global correlations were available in T and Y-junction devices, and this correlation is then an useful tool for micro-mixer design.
Le but de cet article est d’étudier la formation de bulles dans différents liquides dans trois types de géométries de micro-mélangeur gaz-liquide : une jonction en T et deux jonctions Y. La forme de la bulle, sa taille et les mécanismes de formation ont été étudiés dans différentes conditions opératoires (débits, propriétés physico-chimiques du liquide et géométries des mélangeurs). Un système de micro-Particle Image Velocimetry (µ-PIV) et une caméra à grande vitesse ont été utilisés pour caractériser et quantifier les écoulements gaz-liquide. Il a été trouvé que la formation de bulles, en particulier la taille des bulles, dépend de la géométrie de la section du mélange. Une corrélation regroupant de nombreuses données expérimentales a été élaborée pour estimer la taille des bulles. L’influence des différents paramètres comme le rapport des débits entre les deux phases, la géométrie du micro-mélangeur ou encore la tension superficielle ont été pris en considération en se basant sur l’analyse physique µ-PIV. Cette étude marque une amélioration dans le domaine où il n’existe pas de corrélations de ce type, créant ainsi, un outil utile pour le dimensionnement rapide de micro-systèmes gaz-liquide.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Experimental study of the bubble formation in T-Y junction micro-mixers = Etude expérimentale de la formation de bulles dans des micro mélangeurs de type de jonction T et Y [texte imprimé] / Nicolas Dietrich, Auteur ; S. Poncin, Auteur ; Huai-Zhi Li, Auteur . - 2011 . - pp. 62-69.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 62-69
Mots-clés : Bulles Micromélangeurs Corrélation Micro-PIV Gaz-liquide Index. décimale : 551.4 Résumé : The aim of this study is to investigate the bubble formation in different liquids within three types of gas-liquid micro-mixer geometries, including a T-junction and two Y-junctions. The bubble shape, size and formation mechanism were studied under various experimental conditions such as flow rates of both phases, physical properties of liquid and mixer’s geometries. A micro-Particle Image Velocimetry (μ-PIV) technique and a high speed camera were used to characterize and quantify gas-liquid flows. It was revealed that the bubble formation, in particular the bubble size, depends on the geometry of the mixing section. A correlation gathering numerous experimental data was elaborated for the estimation of bubble size. The influence of different parameters like flow rate ratio between two phases, mixer geometry and surface tension is well taken into consideration based on the understanding of bubble formation mechanism at microscale. This paper marks an improvement in the domain where no global correlations were available in T and Y-junction devices, and this correlation is then an useful tool for micro-mixer design.
Le but de cet article est d’étudier la formation de bulles dans différents liquides dans trois types de géométries de micro-mélangeur gaz-liquide : une jonction en T et deux jonctions Y. La forme de la bulle, sa taille et les mécanismes de formation ont été étudiés dans différentes conditions opératoires (débits, propriétés physico-chimiques du liquide et géométries des mélangeurs). Un système de micro-Particle Image Velocimetry (µ-PIV) et une caméra à grande vitesse ont été utilisés pour caractériser et quantifier les écoulements gaz-liquide. Il a été trouvé que la formation de bulles, en particulier la taille des bulles, dépend de la géométrie de la section du mélange. Une corrélation regroupant de nombreuses données expérimentales a été élaborée pour estimer la taille des bulles. L’influence des différents paramètres comme le rapport des débits entre les deux phases, la géométrie du micro-mélangeur ou encore la tension superficielle ont été pris en considération en se basant sur l’analyse physique µ-PIV. Cette étude marque une amélioration dans le domaine où il n’existe pas de corrélations de ce type, créant ainsi, un outil utile pour le dimensionnement rapide de micro-systèmes gaz-liquide.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 70-78
Titre : Optimization of convective heat transfer in micro-scale electronics cooling applications Titre original : Optimisation du transfert thermique convectif pour des applications de refroidissement de systèmes électroniques à micro échelle Type de document : texte imprimé Auteurs : Martine Baelmans, Auteur ; Ruben Gielen, Auteur ; Tim Persoons, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 70-78 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Micro-canaux Dissipateurs thermiques Echangeurs de chaleur compacts Index. décimale : 551.4 Résumé : Selected state of the art micro scale convective heat transfer techniques are presented for use in heat sinks and heat exchangers. Hereby focus is put on optimal design aspects for micro channel components and their effect on the over-all system performance in micro-electronics cooling applications. For direct liquid cooled heat sink applications, steady and unsteady single-phase flow operation are discussed and compared with possible operating conditions for two-phase flow. Regarding compact heat exchanger applications, the effects of downscaling are discussed in terms of the penalties on hydraulic and thermal performance. Comparing the optimal design of heat sinks (minimal thermal resistance and thermal gradients as well as maximal energy recovery) and heat exchangers (maximal power density), different criteria for flow conditions and material properties emerge.
Nous présentons une sélection de techniques de transfert thermique convectif à micro échelle destinées à être utilisées dans les dissipateurs et échangeurs thermiques. L’accent est mis ici sur l’optimisation des paramètres de micro canaux et leur effet sur les performances globales pour les applications de refroidissement en microélectronique. Pour les dissipateurs thermiques à refroidissement direct par liquide, on discute et on compare les performances en écoulement monophasique stationnaire et instationnaire avec celles obtenues en écoulement diphasique.
En ce qui concerne les échangeurs thermiques compacts, on discute des conséquences négatives de la réduction d’échelle sur les performances hydraulique et thermique.
En comparant l’optimisation des dissipateurs thermiques (résistance thermique et gradients de température minimaux, ré-cupération d’énergie maximale) et des échangeurs thermiques (densité de puissance maximale), on met en évidence diffé-rents critères concernant les conditions d’écoulement et les propriétés des matériaux.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Optimization of convective heat transfer in micro-scale electronics cooling applications = Optimisation du transfert thermique convectif pour des applications de refroidissement de systèmes électroniques à micro échelle [texte imprimé] / Martine Baelmans, Auteur ; Ruben Gielen, Auteur ; Tim Persoons, Auteur . - 2011 . - pp. 70-78.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 70-78
Mots-clés : Micro-canaux Dissipateurs thermiques Echangeurs de chaleur compacts Index. décimale : 551.4 Résumé : Selected state of the art micro scale convective heat transfer techniques are presented for use in heat sinks and heat exchangers. Hereby focus is put on optimal design aspects for micro channel components and their effect on the over-all system performance in micro-electronics cooling applications. For direct liquid cooled heat sink applications, steady and unsteady single-phase flow operation are discussed and compared with possible operating conditions for two-phase flow. Regarding compact heat exchanger applications, the effects of downscaling are discussed in terms of the penalties on hydraulic and thermal performance. Comparing the optimal design of heat sinks (minimal thermal resistance and thermal gradients as well as maximal energy recovery) and heat exchangers (maximal power density), different criteria for flow conditions and material properties emerge.
Nous présentons une sélection de techniques de transfert thermique convectif à micro échelle destinées à être utilisées dans les dissipateurs et échangeurs thermiques. L’accent est mis ici sur l’optimisation des paramètres de micro canaux et leur effet sur les performances globales pour les applications de refroidissement en microélectronique. Pour les dissipateurs thermiques à refroidissement direct par liquide, on discute et on compare les performances en écoulement monophasique stationnaire et instationnaire avec celles obtenues en écoulement diphasique.
En ce qui concerne les échangeurs thermiques compacts, on discute des conséquences négatives de la réduction d’échelle sur les performances hydraulique et thermique.
En comparant l’optimisation des dissipateurs thermiques (résistance thermique et gradients de température minimaux, ré-cupération d’énergie maximale) et des échangeurs thermiques (densité de puissance maximale), on met en évidence diffé-rents critères concernant les conditions d’écoulement et les propriétés des matériaux.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 79-85
Titre : Strategy for the improvement of mixing in microdevices Titre original : Stratégie pour l’amélioration du mélange dans les microsystèmes Type de document : texte imprimé Auteurs : Ilaria Fortunati, Auteur ; Nicola Rossetto, Auteur ; Raffaella Signorini, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 79-85 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Micro mélange Focalisation hydrodynamique Microcanal sinueux Index. décimale : 551.4 Résumé : One of the most promising way to exploit microfluidic systems is as microreactors. A microreactor can be considered as a microchamber where chemical reactions take place, aimed at the synthesis of novel materials with controlled experimental conditions. The main goal is to reach the highest efficiency towards the desired output product. Mixing is usually very slow in microchannels, when laminar flow conditions characterized by low Reynolds numbers (below 3000) are applied. Many different strategies can be proposed to enhance mixing. In this work we explore and model the behavior of microreactor prototypes having different geometry and aimed at the improvement of mixing efficiency. These prototypes exploit either the hydrodynamic focusing effect or the presence of microstructuration inside the microchannel. In the first case, the focusing effect is used to reduce the diffusion distance between the molecules flowing in the reactors. In the second approach, we explore the influence of lateral steps fabricated inside the channels on the mixing efficiency. The behavior of fluid features is numerically modeled via Navier-Stokes equations coupled to convection-diffusion equations. Moreover, fluorescence based techniques are used to characterize the mixing efficiency in the experimental devices.
Les microréacteurs sont une des applications les plus prometteuses des systèmes microfluidiques. Un microréacteur peut être considéré comme un microréservoir au sein duquel ont lieu les réactions chimiques ; il est des-tiné à synthétiser de nouveaux produits sous des conditions expérimentales contrôlées. Le but principal est d’atteindre la meilleure efficacité en fonction du produit final désiré. Le mélange est généralement très lent dans les microcanaux, du fait de conditions d’écoulement laminaire caractérisées par de faibles nombres de Reynolds (< 3000). De nombreuses stratégies peuvent être proposées pour améliorer le mélange. Dans cet article nous explorons et nous modélisons le comportement de prototypes de microréacteurs de géométries différentes et visant à améliorer l’efficacité du mélange. Ces prototypes exploi-tent soit l’effet de focalisation hydrodynamique, soit une structuration spécifique du microcanal. Dans le premier cas, l’effet de focalisation est utilisé pour réduire la distance de diffusion entre les molécules s’écoulant dans le réacteur. Dans la deuxième approche, nous étudions l’influence de marches latérales à l’intérieur des canaux sur l’efficacité du mélange. Le comportement du fluide est modélisé numériquement par les équations de Navier Stokes couplées aux équations de convection/diffusion. En outre, des techniques de fluorescence sont utilisées pour caractériser l’efficacité du mélange dans les dispositifs expérimentaux.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Strategy for the improvement of mixing in microdevices = Stratégie pour l’amélioration du mélange dans les microsystèmes [texte imprimé] / Ilaria Fortunati, Auteur ; Nicola Rossetto, Auteur ; Raffaella Signorini, Auteur . - 2011 . - pp. 79-85.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 4 (Juin 2011) . - pp. 79-85
Mots-clés : Micro mélange Focalisation hydrodynamique Microcanal sinueux Index. décimale : 551.4 Résumé : One of the most promising way to exploit microfluidic systems is as microreactors. A microreactor can be considered as a microchamber where chemical reactions take place, aimed at the synthesis of novel materials with controlled experimental conditions. The main goal is to reach the highest efficiency towards the desired output product. Mixing is usually very slow in microchannels, when laminar flow conditions characterized by low Reynolds numbers (below 3000) are applied. Many different strategies can be proposed to enhance mixing. In this work we explore and model the behavior of microreactor prototypes having different geometry and aimed at the improvement of mixing efficiency. These prototypes exploit either the hydrodynamic focusing effect or the presence of microstructuration inside the microchannel. In the first case, the focusing effect is used to reduce the diffusion distance between the molecules flowing in the reactors. In the second approach, we explore the influence of lateral steps fabricated inside the channels on the mixing efficiency. The behavior of fluid features is numerically modeled via Navier-Stokes equations coupled to convection-diffusion equations. Moreover, fluorescence based techniques are used to characterize the mixing efficiency in the experimental devices.
Les microréacteurs sont une des applications les plus prometteuses des systèmes microfluidiques. Un microréacteur peut être considéré comme un microréservoir au sein duquel ont lieu les réactions chimiques ; il est des-tiné à synthétiser de nouveaux produits sous des conditions expérimentales contrôlées. Le but principal est d’atteindre la meilleure efficacité en fonction du produit final désiré. Le mélange est généralement très lent dans les microcanaux, du fait de conditions d’écoulement laminaire caractérisées par de faibles nombres de Reynolds (< 3000). De nombreuses stratégies peuvent être proposées pour améliorer le mélange. Dans cet article nous explorons et nous modélisons le comportement de prototypes de microréacteurs de géométries différentes et visant à améliorer l’efficacité du mélange. Ces prototypes exploi-tent soit l’effet de focalisation hydrodynamique, soit une structuration spécifique du microcanal. Dans le premier cas, l’effet de focalisation est utilisé pour réduire la distance de diffusion entre les molécules s’écoulant dans le réacteur. Dans la deuxième approche, nous étudions l’influence de marches latérales à l’intérieur des canaux sur l’efficacité du mélange. Le comportement du fluide est modélisé numériquement par les équations de Navier Stokes couplées aux équations de convection/diffusion. En outre, des techniques de fluorescence sont utilisées pour caractériser l’efficacité du mélange dans les dispositifs expérimentaux.
DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
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