Multimod: Multi-scale modeling of chemical and biochemical reactions



Période : 2009-13
Personnel Lagep : Nida Sheibat-Othman
Partenaires : 13 Partenaires européens (8 universités et 5 industries), collaboration avec société UNILEVER/ Pays-Bas, CERTH/Grèce et Pr. Marquardt Aachen/Allemagne

Résumé
Plusieurs applications font intervenir une distribution d’huile dans l’eau : alimentaires, cosmétiques, ou chimiques. Dans le cadre du projet européen « Multimod », la modélisation de la distribution de taille des gouttes (DTG) d’huile dans l’eau a été étudiée dans un premier temps dans un réacteur agité, supposé homogène. Différentes méthodes de résolution de l’EDP du modèle ont été comparées dans un milieu dilué ainsi que les noyaux de brisures. Le suivi en ligne de la DTG a été étudié avec différents appareils in situ : Focussed Beam Reflectance Measurement (FBRM) et une sonde vidéo avec traitement d’image. Un nouveau modèle de brisure a été développé pour prendre en compte l’effet de la viscosité et de la concentration de la phase dispersée avec identification des paramètres du modèle distribué.
Dans un deuxième temps, nous avons considéré l’émulsification dans des géométries plus compliquées où il devient nécessaire de calculer l’intensité d’agitation localement. Dans ce genre de système, il devient nécessaire de coupler l’effet de la mécanique des fluides aux équations aux dérivées partielles représentant la DTG. Ce couplage augmente fortement le temps de calcul, et donc l’optimisation du temps de résolution du bilan de population devient très importante surtout pour une géométrie 3D, comme c’est le cas des mélangeurs statiques.
Les résultats de CFD ont permis de calculer localement les vitesses et leur effet sur la brisure des gouttes dans deux géométries : homogénéisateur à haute pression (géométrie 2D) et mélangeurs statiques (géométrie 3D).Les noyaux de brisures ont été appliqués localement dans le maillage CFD. Le logiciel OpenFoam a été utilisé car il a l’avantage d’être libre et de permettre le couplage avec les lois physiques plus facilement.

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