Microfluidique

La plateforme microfluide est dédiée à l’étude du comportement des fluides complexes.

La plateforme microfluidique est dédiée à l’étude du comportement des fluides complexes essentiellement dans quatre objectifs :

Objectif 1 : performances des fluides pour la gestion thermique des systèmes électriques

Pour cela, cette plateforme permet d’analyser l’évaporation de gouttes de nanofluides, d’huiles et d’émulsions, de fluides diélectriques et de fluides binaires sous contraintes thermiques. Les expérimentations réalisées permettent de mesurer les tensions de surface, les angles de contact ainsi que les débits évaporés sur des substrats lisses ou texturés chauffés. Elle permet d’optimiser la mouillabilité des surfaces pour un refroidissement optimal.

Morphologies de dépôts des nanoparticules de CuO sur des substrats en silicium à plusieurs températures

Evolution des coefficients de transfert thermique lors de l’ébullition dans un microcanal

Objectif 2 : analyse de l’ébullition en micro canaux

Une boucle d’essais permet le suivi de l’ébullition des fluides frigorigènes et des fluides caloporteurs dans des échangeurs de chaleurs à microcanaux. Une instrumentation de haut niveau permet des visualisations dans les domaines du visible et de l’infrarouge, tout comme des mesures de champs de vitesses par PIV.

Objectif 3 : étude du comportement des fluides biologiques

Ces études portent essentiellement sur le comportement des fluides médicaux et leurs mélanges pour des applications dans le domaine des perfusions et injections, tout comme le comportement du sang sous sollicitations thermiques.

Morphologie des dépôts lors de l’évaporation de gouttes de sang sain et pathologique

Objectif 4 : étude du comportement dynamique de gouttelettes dans des micro-canaux

Ces travaux portent sur l’analyse du comportement dynamique de gouttelettes (ou bouchons) d’eau périodiquement dispersées dans une phase huileuse au sein d’un microcanal rectangulaire à jonction en T, en vue d’applications de refroidissement de systèmes électriques, tel que les composants d’électronique de puissance, de moteurs, de transformateurs, de batteries, de DataCenters …. Parmi l’ensemble des paramètres étudiés, une attention particulière est accordée à l’influence du rapport de viscosité (λ = μd / μc) ainsi qu’à l’effet de la température de la paroi du microcanal sur la dynamique des bouchons, notamment leur longueur, leur forme et leur vitesse. L’objectif de cette étude est d’approfondir la compréhension des paramètres caractéristiques des bouchons qui gouvernent l’efficacité du transfert de chaleur au sein des microcanaux.

Mots-clés

Gouttes, microcanaux, évaporation, ébullition, tension de surface, mouillabilité, angle de contact, microPIV, microthermographie infrarouge, texturation de surfaces, systèmes de perfusion intelligents, microéchangeur de chaleur, huiles et émulsions.

Compétences

Analyse expérimentale des performances des fluides
Simulation numérique des écoulements diphasiques à l’échelle micoscopique (micro canaux, gouttes sessiles …)
Thermographie infrarouge, micro PIV

Exemples de travaux

Collaborations représentatives

VYGON
Centre Hospitalier de Valenciennes
Université d’Edinbourg

Equipements

Nom de l'équipement	Marque	Informations spécifiques
Analyseur optique de profils de gouttes Kruss	KRUS	Goniomètre
3 caméras infrarouges de résolutions spatiales 30, 15 et 3 mm	FLIR	Caméras Thermiques dans l'infrarouge
Caméra KEYENCE couleur haute vitesse VW-600C, Résolution 640 x 480 pour 30 FPS et 160 x 32 pour 230000 FPS, Taux d’agrandissement jusqu’à 500X	KEYANCE	CAMERA dans le Visible
Ensemble de micro-pompe et de micro-capteur de pression et de débit adaptés à la microfluidique	Elveflow