Unité de recherche en procédés d'écoulements industriels (URPEI)

Alumni

Maîtrise
Jesús García Pérez (maîtrise en génie aérospatiale)

Titre: Modélisation numérique de l’impact et congélation de gouttelettes d’eau à l’aide de ma méthode de Boltzmann sur réseau

Début: automne 2018

Fin: août 2020

Sujet: L’impact et la congélation des gouttelettes d’eau constituent la base du givrage sur les drones. Ce processus transitoire impliquant un transfert de masse et de chaleur entraîne des effets de givrage indésirables. Afin de diminuer le danger des opérations, ce phénomène pourrait être réduit avec l’utilisation des revêtements “glaciophobes”. Des informations détaillées sur un processus aussi complexe peuvent être obtenues à partir de la simulation numérique de la solidification à l’échelle des gouttes. Dans ce contexte, la méthode Lattice Boltzmann est apparue comme une alternative prometteuse pour la simulation d’écoulements polyphasiques et de matériaux à changement de phase.

Ce projet est concentré sur un modèle de Boltzmann sur réseau multi-phasique avec changement de phase pour étudier l’impact des gouttelettes sur une surface froide suivi de la solidification. 

Codirection: Jean-Yves Trépanier (directeur de recherche) et Sébastien Leclaire (co-directeur)

Courriel: jesus.garcia-perez@polymtl.ca

Doctorat
Christine Beaulieu (doctorat en génie chimique)

Titre: Impact de la ségrégation granulaire sur le transfert de chaleur dans un lit rotatif

Début: automne 2014

Fin: août 2020

Sujet:

  • Développement d'un modèle de transfert de chaleur TDEM pour des particules polydisperses
  • Ségrégation granulaire dans un cylindre rotatif pour des particules sphériques et non sphériques
  • Étude des profils de température pour un lit de particules bidisperse dans un four rotatif

Codirection: François Bertrand (directeur de recherche), Jamal Chaouki (co-directeur) et David Vidal (co-directeur)

Courriel: christine.beaulieu@polymtl.ca

Jean-Michel Tucny (doctorat en génie chimique)

Titre: Développement d’une méthode de Boltzmann sur réseau pour la simulation d’écoulements de Knudsen appliquée à l’optimisation de la performance de milieux filtrants nanofibreux

Début: mai 2016

Fin:  décembre 2020

Sujet:

Les particules fines dans l’air, aussi nommées aérosols, sont nocives pour la santé humaine et pour l’environnement. Les aérosols sont à l’origine de maladies respiratoires et sont aussi une des causes du smog photochimique. Différentes stratégies existent quant à la capture de ces particules au moyen de filtres fibreux. Les plus prometteuses consistent à utiliser des nano-fibres, mais leur coût prohibitif implique un emploi parcimonieux de telles fibres. Elles sont donc en général mélangées avec ou déposées sur des fibres plus larges. La formulation de tels mélanges s’effectue souvent encore par essai-erreur, mais cette approche ne garantit pas l’obtention d’une formulation optimale. L’approche par la modélisation numérique pour la prédiction de la performance de filtres fibreux a commencé à être employée avec un certain succès pour des mélanges de fibres microniques. Toutefois, les échelles impliquées par l’emploi de nano-fibres font en sorte que le gaz ne peut plus être considéré comme un milieu continu et la mécanique des fluides classique ne tient plus. Pour ce faire, des écoulements dits de Knudsen doivent être résolus et une nouvelle méthode numérique adaptée à un tel type d’écoulement devra être développée dans le contexte de milieux poreux complexes tels que les filtres fibreux.

Codirection: François Bertrand (directeur de recherche), David Vidal (co-directeur) et Sébastien Leclaire (co-directeur)

Courriel: jean-michel.tucny@polymtl.ca

Charlotte Van Engeland (doctorat en génie chimique)

Titre: Approche multi-échelle du séchage convectif des grains de levure : Modélisation et caractérisation expérimentale de la cinétique de séchage et de la qualité

Début: automne 2016

Fin: avril 2021

Sujet:

La finalité de cette recherche est de contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes physico-chimiques prenant place lors du séchage convectif de grains de levure et d’étudier leurs influences sur la variation de la qualité des levures durant le séchage. Plus particulièrement, le projet vise à évaluer l’impact de deux techniques : impacts de l’ajout, avant séchage, d’un matériel de support solide et du régime intermittent sur le séchage de grains de levure.

  • Caractériser l’effet d’un matériel de support solide sur la cinétique de séchage de grains de levure et sur la qualité des levures
  • Evaluer l’impact de la redistribution de l’humidité par diffusion au sein de matériaux granulaires sur la cinétique de séchage en régime intermittent
  • Quantifier la compétition entre imbibition capillaire, gravité et évaporation au sein d’un milieu poreux
  • Développer un modèle multi–échelles décrivant la cinétique de séchage au sein d’un séchoir rotatif-aéré fonctionnant en régime intermittent

Codirection: Robert Legros (directeur de recherche) et François Bertrand (co-directeur)

Courriel: charlotte.van-engeland@polymtl.ca

Post-Doctorat
Rahi Avazpour (post-doctorat en génie chimique)

Titre: Extraction du phosphate à partir de minerai très fin par émulsification de Pickering

Début: juillet 2019

Fin: avril 2020

Sujet:

La flottation par mousse, la séparation magnétique, gravitationnelle et électrostatique sont quelques méthodes connues de valorisation des minéraux. La plupart d'entre elles, et en particulier la flottation, ne sont pas suffisamment efficaces pour traiter les minéraux très fins qui sont généralement adjacents à des gangue aux propriétés physico-chimiques similaires. Ces méthodes se traduisent soit par une faible efficacité, soit par un réseau complexe et coûteux d'unités de traitement.

Une technique alternative par émulsification de Pickering, par réacteur de mélange ou par procédé d'émulsification stabilisée à l'état solide (ESES) est proposée pour récupérer les minéraux très fins porteurs de phosphate à partir de leur gangue associée.

Codirection: Jamal Chaouki (directeur de recherche) et Louis Fradette (directeur de recherche)

Courriel: rahi.avazpour@polymtl.ca

Bing Wan (post-doctorat en génie chimique)

Titre: Production d'un gel EPIE en vue de la fabrication d'un échafaudage métallique poreux avec une imprimante 3D

Début: avril 2019

Fin: mai 2020

Sujet:

En utilisant une approche couche par couche, la fabrication additive (FA) peut produire des pièces en métal, en polymère et en céramique pour une grande variété d'industries. L'une des applications consiste à fabriquer des pièces métalliques poreuses pour l'aérospatiale, où un matériau léger et très durable est nécessaire. Traditionnellement, la suspension de particules métalliques est utilisée comme "encre" d'une imprimante 3D pour générer des pores entre les particules métalliques pendant le processus de frittage. Toutefois, il reste difficile de contrôler et d'augmenter encore la porosité.

L'émulsion à phase interne élevée (EPIE), contenant plus de 74 % en volume de phase dispersée, offre un modèle fiable pour produire des matériaux très poreux avec un contrôle spécifique de la morphologie. Les gouttelettes sont densément tassées ensemble avec une forme hexagonale déformée et séparées par une fine couche de phase continue et de stabilisateur de particules solides. La nature de EPIE permettra non seulement d'améliorer la zone interfaciale et la stabilité mécanique avec un minimum de matériau, mais aussi d'obtenir un comportement d'écoulement semblable à celui d'un solide, adapté à un système d'impression 3D basé sur l'extrusion.  Cependant, une énergie intense extrêmement élevée (c'est-à-dire un homogénéisateur) est consacrée à la génération de minuscules gouttelettes d'une grande uniformité, ce qui limite la production à plus grande échelle.

Dans ce projet, nous proposons une stratégie pour produire une encre EPIE O/W stabilisée par des nanoparticules d'oxyde métallique avec un faible cisaillement, en tirant parti du mécanisme de formation de EPIE pendant le système de mélange. La morphologie des pores du matériau final peut être facilement régulée en ajustant la formulation de l'"encre" impliquée dans le processus d'émulsification. L'élimination de la phase interne et externe pendant le processus de frittage ouvre la voie à la fabrication d'une structure poreuse hiérarchique métallique en 3D à l'aide de la FA. Le matériau poreux obtenu à partir de cette nouvelle voie de fabrication EPIE devrait produire une porosité plus élevée et plus définie par rapport au matériau traditionnel produit par les suspensions de particules frittées.

Codirection: Louis Fradette (directeur de recherche)

Courriel: bing.wan@polymtl.ca