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Multi-phase-field modeling of phase-transforming fluid mixtures

Descrizione del progetto

Un nuovo approccio alla modellizzazione dei liquidi in evaporazione

La stampa a getto d’inchiostro e vari processi microfluidici dipendono in larga misura dall’evaporazione delle goccioline, che da sola può consumare gran parte dell’energia totale di un sistema. Ottimizzare tale efficienza rappresenta una sfida, poiché i modelli computazionali all’avanguardia non sono in grado di simulare il modo in cui le goccioline vicine interagiscono tra loro. Quando una gocciolina di liquido evapora, lo strato di gas circostante modifica la velocità di evaporazione delle goccioline vicine, rendendo necessaria una descrizione multifase complessa che la tecnologia attuale non è in grado di fornire. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto TRANSFORM mira a sviluppare una teoria pionieristica del campo di fase basata sui principi primi. Questa ricerca di base sulle miscele di fluidi comprimibili simulerà con precisione l’interazione tra le goccioline, fornendo alle industrie strumenti computazionali avanzati per risolvere complesse sfide nel campo della fluidodinamica.

Obiettivo

Droplet evaporation plays an important role in many microfluidics processes. For example, in inkjet printing, evaporation phenomena typically account for approximately 80% of the total energy usage. Optimizing these processes requires a detailed understanding of these phenomena. Alongside experimentation and theoretical work, it is indispensable to integrate high-fidelity computer simulations in the process. At this moment, a suitable first-principles computer model that can describe evaporation phenomena is non-existent.

The challenge in the design of computer models lies in the interaction between droplets. Namely, the evaporation of a liquid droplet produces a gas layer in the vicinity of the droplet which greatly affects the evaporation rate of nearby droplets. Taking this process into account requires a phase-field description of multi-component-multi-phase type. However, state-of-the-art phase-field technology falls short in addressing problems of this type.

The main objective of my project is to realize a breakthrough in phase-field technology by establishing a new phase-field theory for phase-transforming mixtures that is rooted in first-principles mixture theory. The novel theory has a multi-phase-field character that naturally incorporates the interaction between evaporating droplets. My project involves a private-public partnership with experts in microfluidics for inkjet printing at Canon Production Printing Netherlands. If awarded, my project will lay the foundation for the new and largely unexplored field of compressible multi-phase-field theories. These theories describe many processes in which phase
transitions play a role, in microfluidics and beyond. This marks the consolidation of my research line that focuses on the intersection of physical modeling and advanced computing in complex fluids, and aligns with my career goal of becoming a leader of a research group in academia that addresses industrial challenges in complex fluid dynamics at large.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN
Contributo netto dell'UE
€ 232 916,16
Indirizzo
GROENE LOPER 3
5612 AE Eindhoven
Paesi Bassi
Regione
Zuid-Nederland Noord-Brabant Zuidoost-Noord-Brabant
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)