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Influence of geometry and flows on the dynamics of chemical fronts

par Negrojevic, Luka
Président du jury Brau, Fabian
Promoteur De Wit, Anne
Publication Non publié, 2025-11-07

Thèse de doctorat

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Résumé :

Les fronts chimiques sont des zones de réaction localisées se déplaçant dans l’espace par diffusion. Ils s’observent dans de nombreuses applications depuis la remédiation de polluants à des fronts de flamme. Leurs propriétés ont généralement été étudiées en géométries rectilinéaires dans lesquelles les fronts se propagent comme des interfaces planaires. Cependant, de nombreux systèmes impliquent des propagations radiales où la géométrie et des écoulements jouent des rôles cruciaux. Dans ce cadre, cette thèse étudie par des approches expérimentales et théoriques comment une géométrie radiale et des écoulements peuvent affecter les propriétés de fronts bimoléculaires et autocatalytiques.Cette thèse, en démontrant que la propagation et la structuration dans l’espace de fronts chimiques peuvent être contrôlées par la géométrie du réacteur et par des écoulements, a contribué à une compréhension fondamentale de systèmes réaction-diffusion-advection. Nos résultats ouvrent la voie à des stratégies de contrôle du transport réactif dans le traitement d'information et dans des applications environnementales, industrielles et biologiques.

Chemical fronts are localized reaction zones that move through space by diffusion. They can be observed in numerous applications, from pollutant remediation to flame fronts. Their properties have generally been studied in rectilinear geometries in which the fronts propagate as planar interfaces. However, many systems involve radial propagation where geometry and flows play crucial roles. In this context, this thesis uses experimental and theoretical approaches to study how radial geometry and flows can affect the properties of bimolecular and autocatalytic fronts. By demonstrating that the propagation and spatial structuring of chemical fronts can be controlled by reactor geometry and flows, this thesis contributes to a fundamental understanding of reaction-diffusion-advection systems. Our results pave the way for strategies to control reactive transport in information processing and in environmental, industrial, and biological applications.