Journal articles: 'Caractérisation multi-échelle des matériaux'

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Keyvin, Vincent, Alain Bourmaud, Cédric Bernard, Célia Caër, Vincent Le Saux, and Cédric Pouvreau. "Retour sur le colloque « Indentation 2021 »." Matériaux & Techniques 110, no. 2 (2022): N1. http://dx.doi.org/10.1051/mattech/2022028.

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Abstract:

Le colloque « Indentation 2021 » du Groupe GIME (Groupe indentation multi-échelle) de la SF2M s’adressait aux universitaires et aux industriels intéressés par les problématiques de la caractérisation mécanique par indentation instrumentée à différentes échelles. Les objectifs de cette série de colloques sont d’échanger sur les récentes avancées de cette technique en termes de développements expérimentaux, de caractérisation de propriétés et de comportement, de gammes de matériaux étudiées, d’analyse des résultats ou de simulation numérique.

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Fitoussi, J., K. Derrien, and D. Baptiste. "Interaction modèle multi-échelle et caractérisation micro de l'endommagement de matériaux composites à renforts discontinus." Journal de Physique IV (Proceedings) 12, no. 11 (December 2002): 235–42. http://dx.doi.org/10.1051/jp4:20020498.

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Courivaud, Jean-Robert, Laurent del Gatto, Kamal El Kadi Abderrezzak, Christophe Picault, Mark Morris, and Stéphane Bonelli. "Le projet Overcome : comprendre et modéliser les processus d’érosion par surverse des digues et barrages en remblai constitués de matériaux grossiers à granulométries étalées." Revue Française de Géotechnique, no. 178 (2024): 6. http://dx.doi.org/10.1051/geotech/2024009.

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Abstract:

La prédiction de l’érosion par surverse des digues de protection contre les crues et des barrages en remblai constitue l’une des difficultés majeures dans l’analyse de la sûreté de ces ouvrages. Bien qu’identifié comme étant le mécanisme de rupture dominant de près de la moitié des ruptures de digues fluviales, les méthodes et outils dont disposent les ingénieurs pour le caractériser, de manière déterministe, restent encore très limités. Notamment, la caractérisation du processus d’érosion, en termes géométriques et temporels, prenant en compte le comportement des matériaux constitutifs du remblai et de sa fondation et les spécificités des sollicitations hydrauliques sur les digues, n’est encore à la portée d’aucun outil de modélisation numérique validé au niveau requis. Les ingénieurs doivent donc, pour l’instant, se contenter d’approches recourant largement à l’empirisme : critères dits « de jugement d’expert » ou formules empiriques. Ces approches très simplifiées sont connues pour présenter de fortes incertitudes et ne pas garantir des résultats systématiquement du côté de la sécurité. C’est dans le but final d’améliorer significativement la robustesse et la précision des outils de prédiction de l’érosion par surverse pour les ingénieurs, qu’EDF et CNR ont décidé de lancer le projet de recherche Overcome. L’objectif de ce projet est d’inclure au sein de la plateforme numérique open source TELEMAC-2D des modules représentant différents types de processus physiques en lien avec les ruptures par surverse de digues, basés sur une approche expérimentale multi-échelles très poussée. Cette communication présente les tous premiers résultats de l’un des premiers sujets investigués par ce projet : la description des mécanismes physiques d’érosion par surverse des remblais constitués de sol grossiers à granulométrie étalés. Ces sols sont présents dans une grande partie des digues situées en zones montagneuses ou dans les vallées situées juste en aval. Une première série d’essais de surverse à petite échelle a été menée au laboratoire de l’Université Polytechnique de Madrid, en réalisant des remblais homogènes de 55 cm de hauteur à partir de trois matériaux différents : un sable assez uniforme, un gravier de granite et un sol alluvionnaire à granulométrie étalée, issu du site CNR de Montfaucon. Si les essais avec le remblai en sable ont confirmé le mécanisme attendu d’érosion de surface, il a été assez surprenant de voir des différences significatives de mécanisme d’érosion entre les matériaux de Montfaucon et graviers de granite. Dans le matériau de Montfaucon, le mécanisme s’apparente à de l’érosion de surface, tandis qu’avec le gravier de granite, le mécanisme d’érosion débute avec du « Headcut migration » puis évolue à la fin en érosion de surface. Par ailleurs, le sol de Montfaucon s’est avéré quatre fois moins érodable que le gravier de granite. Ces premiers résultats appellent à être confirmés par des essais de répétabilité à petite échelle et des essais à plus grande échelle.

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Fradet, Clémence, Florian Lacroix, Gaëlle Berton, Stéphane Méo, and Eric Le Bourhis. "Extraction des proprietes mecaniques locales d’un elastomere par nanoindentation : developpement des protocoles et application." Matériaux & Techniques 105, no. 1 (2017): 109. http://dx.doi.org/10.1051/mattech/2017013.

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Abstract:

La réponse mécanique locale d’un fluoroélastomère est présentée au travers de résultats de nanoindentation. Les propriétés des élastomères présentent notamment une dépendance à la vitesse de sollicitation et sont ainsi impactées par les variables du protocole expérimental choisies, telles que la force maximale appliquée ou les vitesses de chargement. Cette caractéristique, intrinsèque à ce type de matériaux, est considérée avec soin dans le cadre d’essais à échelle globale et doit, au même titre, faire l’objet d’une attention particulière lors d’essais de nanoindentation. L’objectif de cette étude est d’appréhender l’impact de la dépendance au temps des élastomères lors de leur caractérisation en nanoindentation. In fine, les investigations doivent pouvoir mener à une méthodologie robuste capable de donner des mesures quantitatives des propriétés mécaniques locales d’élastomères de pièces réelles industrielles. Ce papier dresse donc une description de la technique de nanoindentation appliquée aux élastomères et discute les résultats qui apparaissent clairement dépendants de la manière dont les essais sont conduits. Enfin, les éléments apportés par cette prospection ont été appliqués à la caractérisation d’un composite multicouche caoutchouc/polymère. Cette étude applicative a prouvé l’aptitude de la nanoindentation à détecter des gradients de propriétés au sein du composite.

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Gligliotti, Marco, Dinh Quy Vu, Matteo Minervino, Marie-Christine Lafarie-Frenot, Jean-Claude Grandidier, and Yannick Pannier. "Méthodes multiphysiques et multi-échelles pour la caractérisation du vieillissement thermo-oxydant dans les matériaux composites." Revue des composites et des matériaux avancés 23, no. 1 (April 2013): 35–50. http://dx.doi.org/10.3166/rcma.23.35-50.

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Fauchille, Anne-Laure, Bram van den Eijnden, Kevin Taylor, and Peter David Lee. "Détermination de la taille et du nombre d’échantillons devant être analysés en laboratoire pour la caractérisation statistique de la microstructure d’une roche argileuse." Revue Française de Géotechnique, no. 165 (2020): 1. http://dx.doi.org/10.1051/geotech/2020024.

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Abstract:

À l’échelle du laboratoire, les roches argileuses sont des matériaux hétérogènes dont le comportement thermo-hydromécanique est en grande partie contrôlé par la microstructure. Le choix du nombre et de la taille des échantillons à étudier en laboratoire est déterminant pour appréhender la variabilité des propriétés de la roche argileuse à petite échelle. Cet article présente une méthode statistique permettant de préciser la surface (ou le volume) et le nombre d’échantillons à prendre en compte pour qu’une propriété p choisie caractérisant la microstructure, soit statistiquement représentative. Initialement établie dans un cas général par Kanit et al. (2003. Determination of the size of the representative volume element for random composites: statistical and numerical approach. Int J Solids Struct 40(13–14): 3647–3679), cette méthode consiste à partitionner un échantillon de propriété moyenne [see formula in PDF] connue, en sous-échantillons de surface D × D afin de calculer l’écart-type et l’erreur relative de la mesure de p en fonction de D. Cette méthode permet ainsi de définir des surfaces élémentaires représentatives de p en tenant compte de l’erreur relative par rapport à [see formula in PDF]. La méthode est d’abord présentée dans des cas généraux en 2D et 3D, et un exemple type est ensuite développé en 2D pour caractériser la fraction argileuse d’une lamine sédimentaire de Bowland (Royaume-Uni). La fraction surfacique argileuse est choisie comme propriété p, à partir d’une image grand-champ en microscopie électronique à balayage. La méthode est applicable en 2D et 3D sur les matériaux finement divisés autant sur les roches que sur les sols argileux, tant que l’échantillon considéré contient suffisamment d’éléments figurés (inclusions rigides ou pores dans une matrice par exemple) pour permettre l’utilisation des statistiques. L’apport principal visé pour la communauté des ingénieurs est dans la mesure du possible un meilleur ciblage de la quantité d’échantillons à prélever en forage pour mieux évaluer la variabilité des paramètres macroscopiques des roches argileuses. Les limites de la méthode sont ensuite discutées.

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Kamali-Bernard, Siham, Fabrice Bernard, and William Prince. "Modélisation tridimensionnelle et multi-échelle du comportement des matériaux cimentaires." European Journal of Environmental and Civil Engineering 13, no. 1 (January 2009): 21–32. http://dx.doi.org/10.1080/19648189.2009.9693083.

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Serres, N., N. Bahlouli, J. Hemmerlé, C. Wagner-Kocher, P. de Magalhaes Correia, R. Fabre, L. Jordan, Y. Haikel, and F. Feugeas. "Caractérisation multi-échelle d'alliages nickel – titane utilisés pour des limes endodontiques." MATEC Web of Conferences 7 (2013): 04005. http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20130704005.

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Kamali-Bernard, Siham, Fabrice Bernard, and William Prince. "Modélisation tridimensionnelle et multi-échelle du comportement des matériaux cimentaires. Application à la lixiviation." Revue européenne de génie civil 13, no. 1 (January 31, 2009): 21–32. http://dx.doi.org/10.3166/ejece.13.21-32.

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Le Maire, Pauline, and Marc Munschy. "La mesure magnétique en drone : un nouveau moyen pour cartographier à des résolutions jusque-là inaccessibles." E3S Web of Conferences 342 (2022): 02007. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202234202007.

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Abstract:

La méthode magnétique permet d’imager les contrastes d’aimantation de dimension centimétrique à kilométrique dans le sous-sol. Pour la bonne caractérisation de ces contrastes, il est nécessaire d’avoir une résolution suffisante (espacement entre les profils et distance entre la source et le capteur). Jusqu’à peu, les méthodes de cartographie magnétique au sol ou aéroportée ne permettaient pas l’acquisition de données dans certaines zones (Terrains accidentés, champs en culture, …). Dans ce document, nous présentons des solutions pour réaliser la mesure magnétique en drone via l’utilisation de fluxgate. La compensation du moment magnétique du drone est faite par la méthode de la calibration scalaire. Deux exemples d’applications sont présentés, l’un portant sur une campagne d’acquisition multi-échelle pour la caractérisation géologique locale. Le second porte sur de la mesure magnétique à 4 capteurs en drone et au sol.

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Frossard, Etienne. "La mécanique dissipative des géo-matériaux granulaires et ses applications pratiques en Génie Civil." Revue Française de Géotechnique, no. 167 (2021): 2. http://dx.doi.org/10.1051/geotech/2021007.

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Abstract:

L’article, résultant d’un travail de long terme sur la physique des géo-matériaux granulaires et la pratique du génie civil de grandes infrastructures, synthétise une vision nouvelle du comportement mécanique de ces matériaux, à partir d’approches dissipatives micromécaniques originales. Après le contexte et les hypothèses-clé, il présente les aspects essentiels des structures dissipatives induites par la friction de contact élémentaire, associée à des spécificités de mécanique statistique dans ces matériaux en mouvement quasi-statique, et leur expression multi-échelle par des relations tensorielles fortes : les équations de la dissipation d’énergie résultant de la friction. Sur cette base, est ensuite établi un large ensemble de propriétés pratiques d’usage général en génie civil, incluant : le critère de rupture, le couplage résistance au cisaillement/variations de volume, la compaction cyclique, l’équilibre géostatique « au repos »… Bien que l’essentiel de l’article soit focalisé sur les caractères induits par la friction de contact, une dernière section présente d’autres propriétés-clé induites par la rupture des granulats, autre processus dissipatif après la friction de contact. Ces propriétés incluent des incidences explicites sur les effets d’échelle dans le comportement structural d’ouvrages, vérifiées sur de grands ouvrages.

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Sciau, Philippe, and Jesse Groenen. "Procédés de fabrication et propriétés physiques des couvertes de poteries romaines : une approche physico-chimique multi-échelle." Reflets de la physique, no. 63 (October 2019): 38–42. http://dx.doi.org/10.1051/refdp/201963038.

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Abstract:

Le succès exceptionnel de la sigillée, vaisselle de table en terre cuite de la période romaine, est en grande partie dû à la brillance et à la couleur rouge uniforme de sa couverte qui ont nécessité le développement de procédés techniques très performants. Dans cet article nous comparons les réalisations italiennes aux productions gauloises qui leur ont succédé, sous le regard de la science des matériaux. Nous montrons que l’étude des couvertes, en plus de permettre d’en comprendre la fabrication, a mis en évidence une évolution majeure de leurs propriétés physiques que l’on peut relier à une évolution de leur utilisation.

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Flandin, Lionel. "Caractérisation multi-échelle du vieillissement de composites fonctionnels. Applications aux propriétés d'isolation électrique ; confrontation expérience/simulation." Revue des composites et des matériaux avancés 18, no. 1 (March 26, 2008): 63–75. http://dx.doi.org/10.3166/rcma.18.63-75.

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Girolami, Laurence, Stéphane Bonelli, Rémi Valois, Naïm Chaouch, Jules Burgat, and Frédéric Nicoleau. "Relation entre morphodynamique fluviale et processus d’érosion interne autour des digues de protection : observation multi-échelle d’une rivière aménagée (Agly, Pyrénées-Orientales)." Revue Française de Géotechnique, no. 178 (2024): 7. http://dx.doi.org/10.1051/geotech/2024010.

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Abstract:

Ce travail porte sur les mécanismes physiques à l’origine des processus d’érosion interne dans les sols de fondation des digues de protection contre les inondations. La présence de matériaux perméables est le plus souvent associée à la présence d’une paléo-vallée comblée de sédiments alluviaux sous le lit de la rivière et sous les digues ou de paléo-chenaux sableux pouvant s’étendre au niveau de la zone protégée. Le cas des digues de l’Agly montre que plusieurs processus d’érosion interne doivent être pris en compte pour décrire ces phénomènes : l’érosion régressive, l’érosion de contact et la suffusion. L’utilisation combinée des méthodes d’induction électromagnétique (EMI) et de tomographie de résistivité électrique (ERT) est une solution rapide et peu coûteuse qui permet d’imager le sol et de fournir la géométrie des différentes couches. Combinées à des sondages carottés, les résultats obtenus permettent de localiser la profondeur des interfaces et de mettre en évidence plusieurs scenarii possibles d’apparition de résurgences, de sand-boils et de fontis en bordure de digue, ou au niveau du val protégé.

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Beaufrère, Christian, Pierre Dabos, and Jean-Pierre Rebillard. "Évaluation de l’état de l’hydromorphologie des cours d’eau : retour d’expérience sur le bassin Adour-Garonne (France)." Géographie physique et Quaternaire 61, no. 1 (March 26, 2009): 55–74. http://dx.doi.org/10.7202/029570ar.

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Abstract:

Résumé Pour préparer la mise en oeuvre de la directive 2000-60-CE du Parlement et du conseil européen, établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau, l’Agence de l’Eau Adour-Garonne a réalisé une évaluation de l’état de l’hydromorphologie de plusieurs milliers de kilomètres de cours d’eau selon un protocole original. À partir d’un inventaire normalisé des Aménagements, des Travaux et des Ouvrages, une évaluation des altérations potentielles de l’hydromorphologie a été réalisée à l’aide du système-expert EVACE. Cette approche ne nécessite pas, comme préalable, l’utilisation d’une typologie de cours d’eau ou d’un échantillon représentatif de sites de référence. Elle est en mesure de fournir une image nuancée et réaliste d’un réseau hydrographique étendu ou d’une portion de cours d’eau. Cette évaluation en continu peut constituer la première étape d’une analyse multi échelle de l’altération du milieu physique des rivières, allant du grand bassin-versant à la station de caractérisation de l’état de l’habitat ou de la biologie. Cette démarche emboîtée peut aider à établir des liens entre les altérations de l’hydromorphologie et la qualité écologique des cours d’eau. Ainsi, elle est en mesure d’identifier les causes sur lesquelles il est nécessaire d’agir pour améliorer l’état des cours d’eau.

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Kouassi, Kouamé Auguste, William Francis Kouassi, Oi Mangoua Jules Mangoua, Philippe Ackerer, Gountôh Aristide Douagui, and Issiaka Savané. "Estimation par approche inverse d'un champ de transmissivité sur l'ensemble de l'aquifère du Continental Terminal (CT) d'Abidjan." Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences 384 (November 16, 2021): 49–56. http://dx.doi.org/10.5194/piahs-384-49-2021.

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Abstract:

Abstract. La caractérisation hydraulique des systèmes aquifères est importante pour le développement de scénarios d'exploitation et de stratégies de gestion des eaux souterraines. En particulier dans les aquifères lithologiquement hétérogènes, il ne faut pas négliger les variations de transmissivité (T) à l'échelle locale. Les valeurs de transmissivité à l'échelle locale sont habituellement dérivées d'essais de pompage, mais dans la plupart des cas, leur nombre et leur disponibilité sont plutôt limités. De même, la mesure directe de la transmissivité sur l'ensemble d'un aquifère s'avère onéreux et quasi-impossible techniquement. Dans de telles situations, la modélisation hydrodynamique par approche inverse se présente comme la solution appropriée. Dans cet article, le champ de transmissivité réel de l'aquifère du Continental Terminal (CT) d'Abidjan est recherché par une paramétrisation multi-échelle qui permet de contourner le problème de changement d'échelle et de déterminer ce paramètre hydrodynamique sur l'ensemble de la nappe. Cette modélisation hydrogéologique a été réalisée à partir des modèles conceptuels Est-Ouest et Nord-Sud qui montrent que le CT est un aquifère constitué de deux couches principales n3 et n4, respectivement formées de sables grossiers de 90 m d'épaisseur et de sables fins à moyen de 80 m d'épaisseur. Le calage du modèle bicouche s'est effectué en régime transitoire de 12 pas de temps mensuels avec des données piézomètriques de 24 piézomètres, des données de production de 71 forages et des valeurs de transmissivité connues de 40 forages dans un maillage élément fini constitué de 534 mailles et 320 noeuds. Ainsi, ce modèle de la nappe du CT a identifié une structure de dimension 153 nœuds comme la structure la plus proche de celle de l'aquifère du CT. Les valeurs de T variant entre 5,4.10−5 et 1 m2 s−1 du champ de transmissivité associé à cette dimension optimale, ont été comparées aux valeurs de T d'autres champs de transmissivités publiées dans des études en Afrique et dans le monde. Ces valeurs identifiées sont plausibles et présentes une bonne structure dans l'ensemble.

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Samet, Naïm, Antoine Valentin, Quentin Julien, Fan Zhang, and Hélène Petitpré. "L’intelligence artificielle au service de la caractérisation des matériaux (traitements thermiques et contraintes résiduelles)." e-journal of nondestructive testing 28, no. 9 (September 2023). http://dx.doi.org/10.58286/28462.

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Abstract:

La caractérisation des matériaux par méthode non destructive est largement répandue dans l’industrie. La méthode s’appuie souvent sur l’analyse d’un signal provenant d’un capteur (ultrason, courants de Foucault, bruit Barkhausen ou autres), afin d’évaluer une caractéristique du matériau telle que la dureté superficielle, la profondeur des traitements thermiques et thermochimiques, etc. Tout d’abord, il est nécessaire d’avoir une corrélation physique entre la propriété physique et la réponse du moyen de contrôle mise en oeuvre. Ensuite, le signal acquis doit être enregistré dans des conditions optimales qui permettent de transcrire l’information nécessaire à la caractérisation. Mais malgré ces précautions, il arrive dans certains cas que la corrélation entre ces propriétés physiques et le signal soit difficile à établir. Cela est dû principalement à la complexité de la propriété physique recherchée et aux multiples interactions avec d’autres facteurs influents qui donne lieu à une faible corrélation entre le paramètre suivi et celle-ci. En effet, les méthodes classiques sont souvent basées sur l’analyse d’un seul paramètre, comme le Root Mean Square (RMS), le maximum ou le kurtosis par exemple, afin de corréler la propriété du matériau à ce dernier. Mais cette corrélation reste incomplète puisqu’elle ne décrit pas toute la déformation du signal en fonction de la propriété recherchée. Dans cet article, nous proposons d’utiliser une méthode multi paramètres qui permet, à partir d’un signal, d’extraire des paramètres pertinents qui décrivent correctement le signal, et de les utiliser afin de remonter à des propriétés mécaniques telles que la profondeur de cémentation ou les contraintes résiduelles. Des algorithmes de Machine Learning et/ou de Deep Learning sont utilisés, et les résultats sont comparés entre eux.

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Hammoudi, Mhamed, Maiouf Belhamel, and El-Khider Si-Ahmed. "Caractérisation locale des mélanges de fluides à l’aide d’une Méthode non intrusive (la vélocimétrie ultrasonore pulsée)." Journal of Renewable Energies 11, no. 4 (December 31, 2008). http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v11i4.105.

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Abstract:

Les opérations de mélanges ou de dispersion sont largement rencontrées dans de nombreux procédés industriels. En effet, les processus d’homogénéisation et de transformation, physique ou chimique, de la matière ou du transfert d’énergie sont à la base de nombreux secteurs industriels, tels que: l’agroalimentaire, la pétrochimie, l’industrie pharmaceutique, la cosmétique, la papeterie… Néanmoins, le choix des systèmes d’agitations, permettant de réaliser les opérations de mélangeages ou d’extractions, dépend essentiellement de leurs capacités de transferts de masse et d’énergie, leur efficacité, ainsi que de leur consommation énergétique. L’extraction des profils de vitesses et ceux de l’intensité turbulente par vélocimétrie ultrasonore pulsée permet d’estimer quantitativement et qualitativement l’évolution locale et globale du mélange à toutes les échelles (macroscopique, intermédiaire et microscopique) à travers l’estimation des temps de mélange multi échelle ou bien à l’aide de l’indice de ségrégation. Dans ce travail, nous allons présenter les mécanismes inhérents à chaque échelle de mélange en associant ces derniers aux effets hydrodynamiques rencontrés lors d’un écoulement de fluide à travers un mélangeur statique de type SMX. A cet effet, on présentera en premier lieu, les évolutions des profils de vitesses et ceux de l’intensité turbulente obtenus par vélocimétrie ultrasonore pulsée. L’analyse hydrodynamique de l’écoulement permet d’estimer les temps de mélanges multi échelle en fonction du débit et de caractériser la qualité du mélange à travers le SMX en régime turbulent. L’objectif de ce travail est de valider une approche locale et donc plus précise de la détermination des temps de mélanges multi échelles (macro mixing, méso mixing et micro mixing), à l’aide d’une méthode non intrusive; la VUP. Cette approche permettra de mieux apprécier l’impact de la turbulence locale sur les processus de mélanges. Une application future de cette approche pourra être envisagé dans les mélanges gazeux et plus particulièrement ceux contenant l’hydrogène.

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