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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux poreux – Dynamique des fluides'
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Oukhlef, Aimad. "Détermination de la distribution de tailles de pores d’un milieu poreux." Paris, ENSAM, 2011. http://www.theses.fr/2011ENAM0047.
Full textAbstract:
Ce travail présente deux nouvelles approches pour aider à la caractérisation de la topologie des milieux poreux en termes de distribution de tailles de pores. La première des méthodes proposées repose sur les propriétés rhéologiques des fluides à seuil (type Bingham, Casson. . . . ) s'écoulant à travers l'échantillon poreux. Par une simple mesure du débit total de fluide en fonction du gradient de pression imposé, il est possible de déterminer la distribution de tailles de pores moyennant une hypothèse sur leur forme. Dans notre approche, un modèle inspiré par Carman-Kozeny a été employé. Cette technique a été validée analytiquement et numériquement sur différents types de distributions classiques (gaussiennes uni-modales ou multi-modales). Elle a été étendue avec succès aux fluides viscoplastiques réels de type Herschel-Bulkley. La seconde méthode proposée repose sur l'analyse dynamique de l'écoulement oscillant d'un fluide newtonien ou non-newtonien à travers le milieu poreux. Elle consiste en l'utilisation de la fonction de transfert hydrodynamique du milieu poreux et plus particulièrement en la caractérisation de son admittance complexe car l'épaisseur de pénétration et donc la taille d'un pore est fonction de la fréquence d'oscillation du gradient de pression imposé. Le modèle de faisceau de capillaires parallèles (de type Carman-Kozeny) a aussi été utilisé. Cette technique a été testée et validée avec succès avec plusieurs types de distributions, dans le cas où le fluide utilisé est newtonien et pour des fluides en loi de puissance. Pour rendre la résolution de ce dernier problème possible nous avons introduit la notion «d'inconsistance complexe». Par rapport aux techniques existantes, ces deux nouvelles approches se distinguent par leur simplicité, leur non-toxicité et leur faible coûtIn this work, we present two new methods to characterize the topological properties of porous media and more precisely their pore size distribution. The first method is based on the rheological properties of yield-stress fluids (such as Bingham or Casson fluids) flowing through the porous sample. The pore size distribution can be obtained from the measurement of the total flow rate of fluid as a function of the imposed pressure gradient provided an assumption is made on the general shape of the pores. In this work, we consider the simple and well-know Carman-Kozeny model. This technique is successfully tested both analytically and numerically for classical pore size distributions such as unimodal and multimodal Gaussian distributions and is extended to more realistic viscoplastic fluids (Herschel-Bulkley model). The second method is based on the dynamical analysis of the oscillatory flow of a Newtonian or non-Newtonian fluid through the porous medium. It consists in using the hydrodynamic transfer function of the porous sample and more particularly in the characterization of its complex admittance because the penetration depth and thus the pore size is related to the pulsation frequency of the imposed pressure gradient. The same capillary bundle model (Carman-Kozeny) is used here. This technique is tested and validated on several distributions for Newtonian and power-law fluids. In order to solve this problem, we introduce the notion of " complex inconsistency ". Compared to the existing methods, the simplicity, non-toxicity and cheapness of these two new techniques make them potentially interesting
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Békri, Samir. "Dissolution et déposition dans les milieux poreux fracturés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1995. http://www.theses.fr/1995ECAP0455.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but d'étudier, à l'échelle microscopique, l'influence des phénomènes de dissolution et de déposition sur l'evolution locale de la géométrie et des milieux poreux fracturés. Ces processus sont abordés dans la limite où le changements de géométrie dues à la dissolution/déposition sont lents devant la vitesse moyenne du fluide. Deux codes de calcul utilisant deux shémas numériques de principes totalement différents, l'un basé sur la methode des marches aléatoires et l'autre sur un formalisme aux différences finies sonts développés; ils tiennent compte de la convection, de la diffusion, de la dissolution/ déposition aux parois et des variations de géométrie qui en découlent; ils sont opérationnels sur n'importe quel type de géomérie modelisée par un empliement de cubes élémentaires fluides ou solides. Les milieux poreux et fracturés que nous avons examiné sont supposés être constitués par la juxtaposition périodique de cellules unités identiques. Le contenu de cette cellule unité représente tout le caractère aléatoire du matériau. Deux paramètres clés caractérisent le régime du porcessus de dissolution et de déposition, le nombre de Péclet (Pe) qui compare les importances des modes de transport convectif et diffusif et le produit du nombre de Péclet et de Damkhöler (Pe. Da) qui compare les temps caractéristique de la réaction à la paroi et du transport diffusif. Trois régimes principaux sont distingués. Qaund le processus est limité par la réaction (Pe. DA<<1), la dissolution et la déposition se produisent uniformément le long de l'interface solide liquide. Dans le cas inverse (Pe. Da>>1) où le processus est limité par le transport, la dissolution et la déposition dépendent fortement du mode de transport dominant. Si le transport diffusif est prédominant (Pe<1), la dissolution et la déposition se produisent dans les zones où l'espace des pores est large. Si le transport convectif est prédominant (Pe>1), la dissolution et la déposition se produisent dans les régions où l'écoulement est intense. Dans ce dernier cas la dissolution comme la déposition sont dissymétriques et plus rapide en amont des obstacles. Dans le cadre de ce travail, seul le problème local a été considéré. On a déterminé les variations de la géométrie du milieu dues à la dissolution/déposition, et les variations des quantités macroscopiques utiles dans le cadre d'une étude décrivant ces phénomènes à la grande échelle. Finalement, on a examiné la dissolution à la grande échelle dans le cas d'un exemple particulier. Une approche de type couche limite est utilisée.
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Chenevière, Pascal. "Méthodologie d'étude du transport transitoire de suspension dans les milieux : application à la récupération améliorée des hydrocarbures par voie microbienne." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10396.
Full textAbstract:
La mise en oeuvre de procédés de récupération améliorée des hydrocarbures par voie microbienne nécessite la maîtrise du transport transitoire de suspensions dans les milieux poreux naturels. Nous avons étudié deux modes de transport d'une suspension bactérienne dans un sable naturel : le transport dans l'hypothèse de l'équilibre local et en présence d'effets cinétiques. Ces deux études expérimentales et théoriques ont conduit à l'ébauche d'un procédé de transport de particules à l'échelle du terrain. La démarche proposée repose sur des expérimentations en réacteur fermé et en colonne de laboratoire et l'utilisation conjointe d'un code de calcul élaboré pour cette étude, le code HYBRID
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Souadnia, Azzedine. "Dispersion permanente et transitoire en milieux poreux spatialement périodiques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL001N.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d'étudier de façon expérimentale et théorique certains aspects de la dispersion en milieux poreux spatialement périodiques. L’étude expérimentale a consisté tout d'abord à mettre en place un nouveau dispositif de fabrication de milieux poreux par photolithographie, permettant de réaliser d'une manière simple tous les milieux souhaités. Des expériences de dispersion en milieux poreux ont été alors réalisées pour deux types de milieux poreux périodiques bidimensionnels (en ligne et aléatoires) formes de cylindres de section carrée et pour différentes directions du vecteur vitesse moyenne. La confrontation de ces résultats avec ceux obtenus numériquement par ailleurs a montré une très bonne concordance. Certains résultats expérimentaux ont parfois montré un comportement transitoire ne pouvant pas être décrit par l'équation de convection-diffusion classique. Pour trouver la meilleure façon d'appréhender ce caractère transitoire, trois méthodes ont été développées : la méthode non locale, la méthode des moments et la méthode de prise de moyenne à deux zones avec fermeture rigoureuse et fermeture classique. La méthode non locale (exacte) qui utilise les fonctions de green. Elle est très lourde à appliquer aussi bien pour calculer le tenseur de dispersion que pour résoudre le problème macroscopique. La méthode des moments ou la méthode de prise de moyenne avec fermeture rigoureuse permet de trouver une description correcte en termes de moments de distribution de soluté jusqu'à l'ordre 2. Néanmoins la fermeture rigoureuse ne peut être appliquée aux milieux périodiques. La méthode de prise de moyenne avec fermeture classique donne des coefficients différents de la fermeture rigoureuse mais la solution macroscopique obtenue dans les quelques cas d'application testes est similaire à la solution exacte.
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Touzis, Emeline. "Contribution à la formulation de produits solides : dispositif expérimental de suivi de la porosité, tortuosité et perméabilité au cours de la libération d'un soluté." Saint-Etienne, EMSE, 2005. http://www.theses.fr/2005EMSE0032.
Full textAbstract:
L'objectif de l'étude est de mettre en place un dispositif expérimental et une méthode non destructive basée sur une expérience de déplacement de gaz pour accéder simultanément aux propriétés de structure et de transport d'un assemblage granulaire non dense. Les mesures sont réalisées sur des empilements de particules sphériques monotailles de différentes granulométries, ainsi que sur des particules non sphériques afin de comprendre les effets de taille et de forme des particules sur la porosité, la tortuosité et la perméabilité. L'objectif ultime est d'utiliser ce même dispositif pour la mesure de ces propriétés évolutives au cours d'un processus de lixiviation de billes de verre, préalablement enrobées par un polymère. Ainsi, l'expérience de déplacement de gaz permet la caractérisation de l'assemblage granulaire et l'utilisation d'un liquide permet l'altération du milieu. L'accès aux propriétés évolutives est rendu possible par l'alternance entre les alimentations gazeuse et liquideThis study describes a non destructive experimental method based on following a gas displacement to give the simultaneous measurement of granular and transport properties in a loose random packing subject to dissolution of one component. Measurements are made on packing of monosized spheres for different sizes of particles and of monosized nonspherical particles in order to understand the influence of particles size and shape on porosity, tortuosity and permeability. These experiments are followed by similar measurements during a leaching process of a glass bead packing, which have been previously coated with a polymer in a fluidised bed apparatus. Thus, the gas displacement experiment allows characterising the granular packing and the use of a liquid allows the alteration of the media. The alternation of gas and liquid flows through the granular packing give an information on how the structure properties are modified during the leaching process
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Petrova-Bensalem, Roumania. "Étude des propriétés d'écoulement des bruts asphalténiques en milieu poreux." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10104.
Full textAbstract:
Les depots d'asphaltenes en cours de production peuvent perturber l'exploitation de certains gisements : le champ d'hassi messaoud en est un exemple connu. L'objet de cette etude est focalise essentiellement sur l'aspect endommagement de la formation proprement dite. Une methodologie a ete developpee, permettant de determiner les proprietes d'ecoulement en milieu poreux des huiles asphalteniques dans des conditions proches de celles d'un reservoir et de detecter la formation de depots in situ. Ayant selectionne plusieurs types de roche de morphologie et mineralogie differentes, il a ete montre avec plusieurs huiles asphalteniques d'origine geographique variee, qu'il etait possible d'evaluer au laboratoire, la reduction de permeabilite a l'huile resultant d'un depot d'asphaltenes au cours de la circulation d'huile brute dans les echantillons. Il a ete observe que l'evolution du colmatage des carottes en fonction du volume de fluide injecte est similaire a la cinetique de colmatage cree par la retention de particules solides en suspension dans les eaux d'injection. Cette similitude des phenomenes a conduit a utiliser les modeles d'endommagement particulaire developpes dans ce dernier cas. Plusieurs experiences de colmatage par les asphaltenes ont pu etre ainsi simulees de facon satisfaisante, montrant qu'une telle approche merite d'etre developpee malgre les differences qui distinguent les deux types de suspension colloidales. En ce qui concerne les remedes possibles aux depots d'asphaltenes, la methode de traitement par injection ou squeeze de co-solvants a ete etudiee avec les meme systemes (roche/huile brute). Pour la selection des solvants et additifs appropries, une methodologie a ete etablie basee sur l'application de la theorie de hansen pour ajuster la polarite des solvants a la nature chimique des asphaltenes a eliminer, combinee a une serie de tests in vitro avec les asphaltenes separes et les mineraux de la roche reservoir. L'efficacite des co-solvants ainsi selectionnes a ete verifiee par injection sous forme de bouchons dans des carottes qui avaient ete endommagees par les asphaltenes. Plusieurs exemples montrent une amelioration sensible du traitement par comparaison avec l'injection usuelle de xylene ou de toluene. Une telle approche est susceptible d'aider a l'optimisation des traitements de puits par solvants, pratique couramment utilisee pour restaurer la productivite des puits endommages par les depots organiques.
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Carrayrou, Jérôme. "Modélisation du transport de solutés réactifs en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2001/Carrayrou_Jerome_2001.pdf.
Full text
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Montillet, Agnès. "Etude et modelisation de l'ecoulement a travers des milieux poreux reticules. Application a l'utilisation des mousses metalliques dans les reacteurs electrochimiques." Nantes, 1992. http://www.theses.fr/1992NANT2010.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans une perspective de valorisation d'un materiau poreux de type reticule: les mousses metalliques. Il comporte deux etapes. La premiere partie est consacree a la caracterisation de l'hydrodynamique a travers des lits fixes de mousses et a la determination de parametres structuraux lies a l'ecoulement. Elle s'appuie sur des mesures de chutes de pression et une analyse de la distribution des temps de sejour. Plusieurs proprietes intrinseques de ce materiau ont ainsi pu etre mises en evidence dont une importante surface specifique dynamique, une tortuosite proche de l'unite, ainsi qu'une relative isotropie et une faible dispersivite vis-a-vis de l'ecoulement. Les mousses metalliques presentent donc les principales qualites requises pour la constitution d'electrodes volumiques. Dans un second temps, elles ont ete testees dans un electrolyseur de type filtre-presse, l'electrosyncell, en tant qu'electrodes volumiques. On a pu montrer que l'hydrodynamique de cet electrolyseur est legerement modifiee par la presence des mousses. L'ecoulement n'est plus de type piston dans la zone reactionnelle, mais cette modification est largement compensee par l'augmentation substantielle de la surface reactive. D'autre part, l'emploi des mousses rend possible une nouvelle application de l'electrosyncell consistant a travailler sans membrane, avec un seul circuit hydraulique. Avec ce systeme, on a etudie le coefficient de transfert de matiere a l'electrode de travail et teste le taux de conversion lors d'une reaction electrochimique classique. Les resultats obtenus prouvent l'applicabilite du systeme propose et encouragent son developpement
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Barrande, Maud. "Caractérisation de matériaux poreux pour la séparation de protéines." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11050.
Full textAbstract:
Le développement des méthodes de caractérisation des milieux poreux désordonnés est un domaine très actif. En effet, les structures poreuses sont omniprésentes dans le monde de tous les jours et dans diverses applications industrielles. L'objectif principal de ce travail est de déterminer à l'aide de techniques adaptées des paramètres permettant de décrire la structure de plusieurs matériaux macroporeux rigides et non rigides. Quatre techniques usuelles sont d'abord décrites (l'adsorption de gaz, la porosimétrie au mercure, la thermoporométrie et les méthodes d'exclusion inverse) puis deux nouvelles techniques sont présentées : la désorption continue isotherme de liquide ainsi qu'une méthode permettant de déterminer la tortuosité d'un milieu poreux. Les résultats obtenus par toutes ces méthodes sont confrontés pour des bio-adsorbants utilisés dans les procédés de séparation des protéines
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Celle, Pierre. "Couplage fluide/milieu poreux en grandes déformations pour la modélisation des procédés d'élaboration par infusion." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0029.
Full textAbstract:
Un modèle complet pour la simulation d’un écoulement thermo-réactif à travers un milieu poreux compressible est présenté et appliqué à l'étude des procédés d'élaboration des matériaux composites par infusion (Liquid Resin Infusion-LRI et Resin Film Infusion-RFI) afin de prévoir les épaisseurs et les fractions volumiques de fibres de la pièce finale. Le modèle développé inclut une condition de Beaver-Joseph-Schaffman pour le couplage entre le milieu poreux saturé et l’écoulement dans la zone libre. Une formulation ALE pour l'écoulement de la résine dans le milieu poreux déformable subissant de fortes déformations est utilisée et couplée à une formulation Lagrangienne Réactualisée pour la partie solide. Enfin, des modèles thermo-chimiques sont utilisés pour traiter la réticulation de la résine. Des outils numériques ont été développés puis combiner pour simuler les procédés LRI et RFI. Les résultats numériques ont été comparés avec des essais expérimentauxAn overall model for the study of a non isothermal fluid flow across a highly compressible porous medium is presented and applied for the study of dry composite manufacturing processes by infusion (Liquid Resin Infusion-LRI and Resin Film Infusion-RFI) in order to predict the thickness and the porosity of the final structure. The model developed includes a modified Beaver-Schaffman-Joseph condition to couple flow across and outside the porous medium. An ALE formulation of the liquid flow across the deformable porous medium in which finite strains are accounted is coupled with an updated Lagrangian scheme for the solid behaviour. Finally, thermo-chemical models are employed to account for the resin reticulation. Numerical tools have been developed and combined for the simulation of LRI and RFI processes. Numerical results have been compared with experimental test
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Joulin, Annabelle. "Instabilités convectives et absolues d'un mélange binaire en convection mixte dans un milieu poreux." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-331-332.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des conditions d'apparition et l'évolution des structures convectives dans un mélange fluide binaire saturant un milieu poreux chauffé par le bas en présence d'un écoulement horizontal. Le couplage des gradients de concentration et de température est à l'origine de l'effet Soret. Une comparaison des valeurs critiques du nombre de Rayleigh, du nombre d'onde et des fréquences d'oscillation des structures convectives est faite pour deux différents modèles : parois horizontales perméables ou non à la matière. Des différences importantes caractéristiques des instabilités dans les deux modèles sont mises en évidence. La nature convective ou absolue de ces instabilités est déterminée en évaluant la réponse asymptotique du système à une perturbation localisée dans les deux directions du plan horizontal. On montre que dans le régime d'instabilité convective (IC), les structures bifurquées sont tridimensionnelles et leur spectre de fréquence est large. En revanche, dans le régime d'instabilité absolue (IA), le système sélectionne les ondes progressives se propageant dans le sens de l'écoulement et oscillant avec une fréquence unique que l'on a déterminée. Ce changement du spectre de fréquence observé à la transition IC/IA est proposé comme critère de mesure du coefficient de Soret. Ensuite, la dynamique faiblement non linéaire des rouleaux de convection est étudiée aussi bien pour des mélanges présentant une bifurcation supercritique que sous-critique. L'analyse analytique et l'intégration numérique des modèles non linéaires de Ginzburg-Landau, relatifs à ces deux types de bifurcation, mettent en évidence l'existence des fronts reliant l'état de conduction aux ondes progressives structurant la convection. L'observation expérimentale de ces fronts pourrait être une autre méthode de mesure du coefficient de Soret.
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Galliéro, Guillaume. "Thermodiffusion dans les fluides de Lennard-Jones par dynamique moléculaire." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12677.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude de la thermodiffusion, ou effet Soret, par simulation numérique à l'échelle microscopique. Ce processus de transport croisé couple flux de masse et gradient thermique et est encore largement incompris. Pour cette étude, nous avons appliqué un algorithme de dynamique moléculaire hors équilibre à des mélanges de sphères de Lennard-Jones libres ou confinées. Après avoir testé la validité de nos simulations, nous avons montré que les résultats obtenus permettaient d'estimer la thermodiffusion dans ces fluides modèles à partir de corrélations simples sur les paramètres moléculaires. Cette démarche a été également validée sur des mélanges ternaires. Par ailleurs, les résultats de l'influence du milieu poreux sur la thermodiffusion ont montré la prépondérance des effets d'adsorption sur ceux liés au confinement. Cette influence restant faible dans la majorité des cas, exceptée pour les pores les plus fins et les plus attractifsThis work is related to the study of thermal diffusion, or Soret effect, through numerical microscale simulations. This cross transport process couples mass flux and thermal gradient and is still largely misunderstood. For this study, we have applied a non equilibrium molecular dynamics algorithm on mixtures of Lennard-Jones spheres. At first we have tested the validity of our simulations. Then we have shown that the results allow us to estimate the thermal diffusion in these model fluids thanks to simple correlations on molecular parameters. This scheme has been successfully applied on ternary mixtures as well. Elsewhere, results in porous medium have shown that the influence of adsorption on thermal diffusion process is predominant compared to the one of the geometrical confinement, this influence being generally weak, except in the thinnest and in the most attractive slit pores
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Layadi, Mohamed. "Écoulements stationnaires et instationnaires de convection naturelle en milieu poreux : approche expérimentale." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT080H.
Full textAbstract:
Etude des solutions multiples en convection stationnaire dans le cas de la couche poreuse horizontale. Etude de la transition convection stationnaire-convection instationnaire et de l'evolution vers le chaos dans le cas de la couche inclinee
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Lyaghfouri, Abdeslem. "Sur quelques problèmes d'écoulement dans les milieux poreux." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Lyaghfouri.Abdeslem.SMZ9428.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on étudie différents problèmes d'écoulement à travers une digue avec condition de flux. Dans le premier chapitre, le fluide est soit homogène ou hétérogène. Dans le second chapitre, il s'agit d'une digue non bornée. Au troisième chapitre, on généralise la condition de flux en introduisant un graphe maximal monotone. Dans le dernier chapitre, le fluide est régi par une loi de Darcy non linéaire. Dans les différentes parties de cette thèse, on s'est intéressé à des questions d'existence, d'unicité et de régularité de la pression et de la frontière libreIn this work, we study fluid flows through a porous medium with leaky boundary conditions. In the first chapter, the fluid is governed by a linear Darcy's low. The second chapter is about a unbounded dam. In the third chapter, we extend our results to the case of a maximal monotone graph. In the last chapter, the fluid is governed by a nonlinear Darcy's low. In this thesis, we investigate questions of existence, uniqueness and shape of the free boundary
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Zerhboub, Mohammed. "Instabilités hydrodynamiques lors d'écoulements polyphasiques en milieu poreux." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10566.
Full textAbstract:
Etude experimentale d'ecoulements a contre-courant de fluides partiellement miscibles (instabilites de saffman-taylor et de rayleigh-benard). Modelisation bidimensionnelle a partir des equations de darcy generalisees dans deux configurations d'ecoulements a contre-courant et co-courant
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Panfilova, Irina. "Ecoulements diphasiques en milieux poreux : modèle de ménisque." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2003_PANFILOVA_I.pdf.
Full textAbstract:
"Un nouveau modèle macroscopique des écoulements diphasiques en milieux poreux est proposé. Il prend en compte l'existence d'une structure typique de la distribution des phases dans les pores, qui a la forme d'un champ répétitif de ménisques mobiles. La présence de ces interfaces conduit à un terme supplémentaire dans les équations du bilan de quantité de mouvement qui introduit le champ vectoriel de forces capillaires. Pour dériver ce modèle, une approche phénoménologique en introduisant un continuum spécial, appelé le Meniscus-Continuum, a été utilisée. Les relations de fermetures pour le modèle phénoménologique ont été obtenues par des simulations numériques en réseaux capillaires. Le nouveau modèle reste hyperbolique même si les forces capillaires sont dominantes, tandis que le modèle classique, avec des forces capillaires, est parabolique. Des solutions analytiques d'écoulements mono-dimensionnels ont été construites, manifestant des structures non classiques formées de doubles fronts ou de fronts à contre-courant. Pour calculer les problèmes 2D ou 3D, un algorithme numérique combiné " différences finies - percolation " a été développé. Son application à un problème de pénétration dans le sous-sol d'un DNAPL a permis de détecter plusieurs réqimes de pénétration. "A new macroscopic model of two-phase flow through porous media is suggested. It takes in consideration a typical structure of phase distribution in pores in the form of a repetitive field of mobile menisci. The presence of such interfaces givers rise to a supplementary term in the momentum balance equation, which introduces a vector field of capillary forces. The derivation of the model is based on the phenomenological approach with introducing a special continuum called the Meniscus-continuum. The closure relations to the phenomenological model are obtained by numerical simulations in network models of porous media. The new model remains hyperbolic even when the capillary forces are dominant, in contrast with the classical model which is parabolic. Analytical solutions to the mono-dimensional flow problems are constructed. They manifest non-classical structures like the double fronts or counter-flow fronts. To simulate 2D or 3D problems, a numerical algorithm is developed, which is a combination between the finite difference and the percolation techniques. Its application to the p:roblem of DNAPL propagation into the soil has enabled to detect several penetration regimes
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Kacem, Mariem. "Méthodes de mesure des propriétés de structure d'un matériau poreux au cours de transformations physico-chimiques." Perpignan, 2005. http://www.theses.fr/2005PERP0741.
Full textAbstract:
Au cours de ce travail, nous avons développé des dispositifs de mesure des propriétés physiques des solides en cours de transformation. Ces dispositifs se basent sur l'expérience de traçage par gaz neutres (argon et azote). Lors de la première expérience, nous avons fait le traçage pour un lit constitué de particules de billes de verre à température ambiante. Une étude de l'écoulement des gaz neutres à travers le milieu poreux est réalisée par le modèle de l'équation de convection-diffusion. Par une méthode d'identification paramétrique comparant la concentration expérimentale du gaz à la sortie du lit à celle déterminée théoriquement, nous avons déterminé la porosité et la tortuosité du lit de particules. Des prises de pression en amont et en aval de la cellule ont permis par l'application de la loi de Darcy de déterminer la perméabilité du lit. Le deuxième dispositif expérimental a permis le suivi des transformations physico-chimiques à des températures variables. Le système étudié est constitué d'un réacteur sphérique contenant un solide poreux sphérique de particules d'hydroxyapatite mélangées avec une solution de glycérol. Le réacteur n'est pas en contact avec l'échantillon qui peut ainsi subir des transformations physiques sans contarinte. Une identification paramétrique (expression de la concentration déduite de la fonction de transfert d'un réacteur parfaitement mélangé contenant un milieu poreux) est aussi utilisée pour la détermination de la porosité et de la diffusivité effective. L'évaporation de l'eau et du glycérol contenus dans le solide à été réalisée. La porosité et le coefficient de diffusion effective ont été déterminés pour cette expérience en continuThe purpose of this work was to develop experiment devices for the measurements of porous media structure properties during transformation. Those devices were based on the gases tracer experiments. In the first experiment device a tracer gas (argon or nitrogen) was flowed through glass particles bed at room temperature. This aimed to the understanding of gas flow in the bed. Using the parametric identification method, the experiment and the theoretical (convection-diffusion approach) concentration of the outlet gas was compared. Then the porosity and the diffusivity were determined. Permeability was determined with known of pressure in the up and in the cell end using Darcy's law. The second experiment device allowed the follow-up to the physico-chimical transformations occurred during sample heating at different temperatures. The system investigation is composed of a spherical reactor containing a spherical porous media composed of hydroxyapatite particles with a mixture of glycerol and water. There are no contact between the sample and the reactor to avoid surface stresses. The solid porosity and the gas effective diffusivity have been determined during physical and chemical transformations of the sample. We using a parametric identification method based on a Perfectly Stirred Reactor PSR approach
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Kaddioui, Mohammed Najib. "Simulation numérique d'écoulements de fluides visqueux et viscoélastiques au voisinage et au travers de corps poreux." Mulhouse, 1987. http://www.theses.fr/1987MULH0048.
Full textAbstract:
Différentes formulations d'écriture des conditions de raccordement des champs hydrodynamiques sont confrontées et leur domaine de validité est délimité. Etude des écoulements autour et au travers de sphères et de coques poreuses
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Denel, Bertrand. "Simulation numérique et couplage de modèles thermomécaniques puits-milieux poreux." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3021.
Full textAbstract:
Afin d'interpréter les variations de température que l'on sait désormais mesurer de manière permanente dans les puits de pétrole, et ainsi de mieux caractériser les réservoirs, on développe une approche directe qui modélise finement le comportement dynamique et thermique des fluides en écoulement, tant dans le puits que dans le réservoir. On propose pour cela de coupler un modèle réservoir, notamment caractérisé par une équation de conservation de l'énergie non standard incluant les effets de dissipation visqueuse et de compressibilité, avec un nouveau modèle de puits pseudo 1D. L'originalité de ce dernier modèle consiste à dériver une approximation conforme d'un modèle 2D et ainsi à prendre en compte la direction privilégiée de l'écoulement et la géométrie particulière du puits, en explicitant la dépendance des inconnues dans la direction radiale. Pour chacun des modèles, la discrétisation des flux met en œuvre les éléments finis conservatifs de Raviart-Thomas, ce qui nous assure des conditions de raccord naturelles à l'interface. Une analyse des formulations mixtes alors obtenues montre que les problèmes semi-discrétisés sont bien posés, puis des résultats numériques sont présentés sur des cas d'étude réels. Enfin, une approche globale du couplage de nos deux modèles est exposéeIn order to interpret recorded temperatures in petroleum wellbores, and thus to better characterize reservoirs, we develop a direct model, coupling the wellbore and the reservoir at both dynamic and thermal levels. To reach this goal, we couple a reservoir model, notably including viscous dissipation and compressibility effect, with a new pseudo 1D model. The original aspect of the latter model is to derive a conform approximation from a 2D model and by this way, to take into account the privileged direction of the flow, as well as the particular geometry of the wellbore, by explicitly writing the dependency of the unknowns in the radial direction. For each model, the fluxes are approximated by conservative Raviart-Thomas elements, ensuring natural transmission conditions at the interface. An analysis of the resulting mixed formulations is carried out and the well-posedness of the semi-discretized problems is established. Then, numerical results including real study cases are presented. Finally, a global coupling approach of the two models is exposed
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Rahli, Ouamar. "Etude des milieux poreux constitués de fibres rigides : empilements, écoulements et transferts de chaleur." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11064.
Full textAbstract:
Le sujet porte sur l'etude des empilements, des ecoulements et des transferts de chaleur dans les milieux fibreux. Le memoire comporte trois parties : la premiere partie traite des empilements desordonnes de fibres rigides. Suivant la dimension des fibres, on montre que la porosite de l'empilement varie dans une tres large gamme contrairement au cas d'empilements de particules spheriques. Une analyse systematique des variations de la porosite en fonction du rapport d'aspect des fibres longueur sur diametre (4 a 70) est realisee. La loi de porosite etablie est presentee sur la base du volume exclu propose par onsager. La deuxieme partie traite de l'ecoulement d'un fluide a travers les empilements desordonnes de fibres monodisperses rigides. Les lois de perte de charge en fonction de la vitesse du fluide sont determinees. L'influence de la direction de l'ecoulement sur les lois de perte de charge est aussi etudiee. La permeabilite et le parametre de kozeny carman kk sont deduits des resultats experimentaux et compares aux modeles proposes dans la litterature. La troisieme partie concerne l'analyse experimentale des phenomenes de transferts avec ou sans changement de phase liquide-vapeur dans un milieu poreux, compose de micro-billes de bronze, parcouru par un fluide en ecoulement force. Trois zones distinctes sont observees : liquide, diphasique et vapeur surchauffee. Les limites sont determinees a partir des champs de temperature. Une simulation bidimensionnelle par elements finis est utilisee pour calculer le champ de saturation a partir des limites de zone et des champs de temperature.
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Prat, Marc. "Modélisation des transferts en milieux poreux : changement d'échelle et conditions aux limites." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT067H.
Full textAbstract:
Le probleme des conditions aux limites a imposer pour la resolution des equations macroscopiques de transferts dans les milieux poreux est etudie. L'etude est basee sur une modelisation des regions frontieres et est effectuee dans le cadre de la methode de prise de moyenne avec probleme de fermeture. L'erreur sur la prediction des champs macroscopiques par resolution du modele macroscopique liee au fait que les conditions aux limites sont specifiees au niveau macroscopique est calculee dans le cas de la diffusion pure ou de la conduction pure pour differents types de conditions aux limites. On considere ensuite le cas ou un fluide externe est le siege d'un ecoulement parallele a l'interface milieu poreux milieu externe. On montre que, lorsque la taille des heterogeneites microscopiques est suffisamment petite devant les dimensions caracteristiques de l'ecoulement externe, on peut se ramener a un probleme classique de transfert couple. Des informations complementaires sont obtenues par simulation directe de l'ecoulement microscopique dans la zone interfaciale pour un milieu poreux modele. Lorsque le milieu poreux est non sature, une methode numerique de prediction de l'evolution spatio-temporelle des grandeurs interfaciales et des champs de teneur en eau et de temperature au sein du milieu poreux est presentee. L'effet d'heterogeneites macroscopiques de saturation sur les coefficients de transferts convectifs interfaciaux est examine. Finalement, dans le cas des milieux non satures, la question de l'interface renvoie a un reexamen de la modelisation des mecanismes internes cote milieu poreux
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Nsir, Khalifa. "Experimental and numerical study of the migration of dense non-aqueous phase liquid in saturated porous medium at Darcy scale." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/NSIR_Khalifa_2009.pdf.
Full textAbstract:
Le processus de déplacement vertical d’un fluide non miscible et plus dense que l’eau (DNAPL) en milieu poreux saturé a été étudié à l’échelle de Darcy. Les expériences sur colonnes de laboratoire ont été conduites en utilisant deux modes d'écoulement : vertical ascendant et vertical descendant. Le milieu poreux utilisé est un sable homogène et le polluant considéré est un composé organo-chloré (Trichloréthylène, TCE), fréquemment trouvé dans des cas de pollutions industrielles de sols et d’eaux souterraines. Dans chaque essai, nous avons mesuré les temps d’arrivée du front eau/DNAPL dans une section de contrôle du dispositif expérimental au moyen des capteurs à fibres optiques. Nous avons aussi mesuré la pression du DNAPL à l’entrée et à la sortie de la colonne de milieu poreux. Une cartographie in situ du champ de saturations en DNAPL a été également effectuée. De ce fait, nous avons pu mettre en évidence une forte non uniformité de la répartition du polluant non miscible dans le milieu poreux saturé. De plus, nous avons pu quantifier d’une manière précise les instabilités de déplacement. A partir des résultats obtenus, il a été montré que les forces de poussée (ou de gravité) sont capables d’exercer des effets très significatifs à la fois sur la stabilité du processus de déplacement et sur l’efficacité de la récupération de la phase mobile du DNAPL. Concernant la simulation numérique, un modèle discret de pores et de capillaires a été développé. Une approche de calcul basée sur la théorie d’empilement des sphères a été élaborée pour évaluer les caractéristiques géométriques du réseau équivalent du milieu poreux utilisé dans l’expérimentation. Les résultats expérimentaux et numériques s'accordaient bien. Le modèle numérique s’est montré capable de reproduire l’évolution temporelle de la pression observée pour les différents régimes de déplacement stable et instableThe immiscible displacement processes of a dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) were studied in a sand-filled column. The considered pollutant is the Trichloroethylene, volatile and soluble chlorinated solvent, usually found in soils and ground water industrial pollution. Experiments were performed using two flow modes, namely vertical-upwards and vertical- downwards. A Fibre optic sensors were developed to measuring the arrival times of water/DNAPL at a control section of experiment device. The DNAPL pressure at the inlet and outlet section of the system was also monitored. The experiment program also allowed for measuring the local DNAPL saturations. Thereby, permitting to quantify evolving fingering patterns of non aqueuse phase liquid in the saturated porous medium. It has also been shown that the distribution of the non aqueuse phase liquid in the porous medium is heterogeneous. Furthermore, the obtained results underline that buoyancy forces (gravity) can have significant effects on the stability of the displacement process and on the oil recovery efficiency during injection of water. Numerically, a pore-scale network model based on spherical pore bodies and cylindrical pore throats was developed to simulate laboratory experiment. A computational approach based on the theory of packing spheres has also been developed to assess the geometric characteristics of the equivalent network of the used porous medium in the experiment. Good agreement between the numerical and experimental results was obtained. An important feature of the model is its capability to reproduce the observed pressure behaviour for stable and unstable displacement regimes
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Kouame, Séraphin Konan. "Étude expérimentale d'écoulements diphasiques en fracture." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT062H.
Full textAbstract:
On etudie par voie experimentale des ecoulements co-courants horizontaux, ascendants et descendants d'eau et d'air a temperature ambiante dans une fracture constituee de plaques de verre lisses, paralleles dont l'inclinaison varie de 0#o a 90#o. On met en evidence sept structures d'ecoulement dont plusieurs sont originales par rapport a celles precedemment etudiees dans les tuyaux: bulles, bulles digitantes, mixtes complexes, films, gouttes, filets, treillis. On demontre que ces structures d'ecoulement peuvent etre quantitativement analysees au moyen du traitement d'images. On dresse des diagrammes localisant ces regimes d'ecoulement et leurs transitions. Des relations empiriques sont etablies pour predire les transitions. On constitue une banque de donnees concernant le gradient de pression par frottement et les saturations dans une large gamme de variation des vitesses debitantes des deux fluides. On etablit aussi des correlations pour le gradient de pression en fonction des parametres de lockhart-martinelli et pour les saturations a l'aide d'un parametre dependant du rapport des vitesses debitantes des phases. Une tentative de correlation faite pour les permeabilites relatives montre que ce parametre ne depend pas seulement des saturations mais aussi des regimes d'ecoulement
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Di, Chiara Roupert Raphaël. "Développement d'un code de calcul multiphasique multiconstituants." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/DI_CHIARA_ROUPERT_Raphael_2009.pdf.
Full textAbstract:
Une méthode pour la simulation des écoulements triphasiques compressibles est proposé en tenant compte de la gravité et de la capillarité. Les équations sont ré-écrites en formulation fractionnaire avec une équation en pression globale et deux équations de saturation. La pression globale satisfaisant une condition dite de «différentiel totale» (DT) a été introduite par [Chavent et JafTré, 1986] afin de simplifier la formulation mathématique de l'écoulement. Une méthode d'optimisation avec contraintes est utilisée pour déterminer sur un diagramme ternaire les variables second aires à partir des saturations effectives. Une autre approche d'interpolation DT récemment mise au point par [Chavent, 2008] est également mis en oeuvre. Par rapport à la première formulation, la nouvelle approche est équivalente et plus efficace que la formulation classique. Nous discutons de la construction des variables à l'aide d'éléments finis composites spectraux, en particulier les conditions aux limites qui doivent tenir compte des données diphasiques connues les limites du diagramme ternaire [di Chiara Roupert et al. 2010]. Deux méthodes numériques performantes sont ensuite utilisées pour résoudre l'équation de pression globale et les deux équations de saturation en eau et en huile. Les éléments finis discontinus sont utilisés pour représenter le terme convectif des deux équations de saturation alors que la méthode des éléments finis mixtes est choisie de résoudre l'équation de pression globale et la partie diffusive des équations de saturation. Des résultats numériques sont donnés pour certains cas de tests analytiques et comparés aux autres approchesA method for the simulation of compressible three-phase flows is proposed taking into account gravity and capillary effects. Governing equations are written in a fractional flow formulation in terms of a global pressure equation and two saturation equations. The global pressure satisfaying a "Total differential" (TD) condition was introduced by [Chavent and Jaffré, 1986] to simplify the mathematical formulation of three-phase flows. Thus, a constrained optimization procedure is used to determine the preliminary secondary variables of the fractional flow from the effective saturation ternary diagram. Another TD interpolation class approach recentkly developped by [Chavent, 2008] is also implemented. Compared to the first formulation, the new formulation is equivalent to the classical formulation with the computational efficiency of the original formulation. We discuss the construction using spectral composite finite element, in particular the boundary conditions which need to be satisfied for the three-phase data to honor given two-phase data on the boundary of the ternary diagram [di Chiara Roupert et al. 2010]. Two efficient numerical methods are then used to solve the global pressure equation and the two saturation equations for the water and oil phase. Discontinous finite elements are used to approximate the convective term of the two saturation equations while the mixed finite element method is chosen to solve the global pressure equation and the diffusive part of the saturation equations. Numerical
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Beydoun, Hussein. "Estimation de paramètres en milieux poreux non saturés en eau : Approche expérimentale et modélisation." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. http://www.theses.fr/2005STR13047.
Full textAbstract:
L’écoulement d’eau en milieu poreux non saturé est modélisé d’une manière classique par l’équation de Richards. La résolution de cette équation nécessite la connaissance des relations exprimant la variation de la teneur en eau et la conductivité hydraulique en fonction de la pression capillaire. Dans ces relations interviennent les paramètres hydrodynamiques caractérisant l’écoulement en milieu poreux. Certains d’entre eux sont physiquement mesurables alors que d’autres ne le sont pas directement. L’objectif de ce travail est d’identifier tous les paramètres hydrodynamiques (d’un sable) par approche inverse à partir d’expériences de drainage sur colonne de laboratoire. Cette identification sera réalisée en milieu homogène ainsi qu’en milieu hétérogène. Pour cela, nous cherchons à développer le protocole expérimental décrivant le système et à améliorer le modèle hydrodynamique (résolution de l’équation de Richards) ainsi que la stratégie d'inversion (algorithme de Marquardt). Il s’agit également d’estimer les incertitudes sur ces paramètres et d’analyser leurs sensibilités par rapport aux observations mesuréesUnsaturated water flow in porous media is classically modelled by Richards equation. Solving this equation requires the expression of the water content and of the hydraulic conductivity with respect to capillary pressure. These expression depend on the intrinsic hydraulic parameters of the porous medium. Some of these parameters are physically measurable whereas some others need indirect evaluation. The objective of this work is to identify all the hydraulic parameters (of a sand) using inverse modeling of a drainage experiment performed on a laboratory column. This identification is carried out for homogeneous and heterogeneous medium. To this end, experimental device and protocol are developed to depict the drainage system and to improve both the resolution of the hydrodynamic problem (Richards equation) and the inverse procedure (Marquardt algorithm). The aim is also to evaluate uncertainty on parameters and model sensitivity as regard measured observations
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Carlier, Jean-Philippe. "Modélisation du transfert de masse en milieu poreux par approche stochastique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2002. http://www.theses.fr/2002STR13171.
Full textAbstract:
L'application des principes de la stochastique aux écoulements et au transport en milieu poreux a permis de s'affranchir d'une des difficultés majeure rencontrée en milieu naturel : l'hétérogénéité des valeurs prises par les paramètres (en particulier la conductivité hydraulique) conjuguée à la rareté des mesures disponibles. Cependant, du fait de la complexité des équations à résoudre, il a été nécessaire de travailler sous un certain nombre d'hypothèses simplificatrices, en particulier en ce qui concerne la nature du milieu et des écoulements. C'est ainsi que la majorité des résultats disponibles ne sont applicables que dans le cas d'écoulements uniformes, dans des milieux finis ou semi-infinis et faiblement hétérogènes. L'objectif des travaux exposés ici, qui s'intéresse au cas du doublet pompage-injection, fréquemment rencontré dans le domaine de la dépollution de sols contaminés notamment, est d'étudier l'impact sur les solutions existantes en milieu infini de la présence de limites finies à flux nul. Deux méthodes de prise en compte sont envisagées : une, analytique reposant sur l'application des propriétés des fonctions potentiel, l'autre basée sur la théorie du conditionnement bayésien. Ces deux méthodes, qui sont confrontées l'une à l'autre et montrent chacune des limites, permettent de mettre en évidence la nécessité de la prise en compte de la géométrie du domaine, et en particulier de la position des limites par rapport aux puits. Une autre difficulté de l'application des théories stochastiques aux cas concrets étant l'identification des paramètres statistiques de la conductivité hydraulique, une étude de sensibilité est menée sur la configuration précédente, permettant de définir un optimal de prise d'échantillons lors d'un essai de caractérisation par injection-pompage, et ouvrant la voie à des méthodes de caractérisation par approche inverseApplication of stochastic methods to flow and transport in porous media allowed one to cast off one of the major difficulties encountered in field conditions : heterogeneity in parameters values (in particular for hydraulic conductivity) combined with scarcity of available data. Nevertheless, due to the complexity of equations to be solved, it has been necessary to work under some simplifying assumptions, mainly with regards to the nature of the medium and of the occurring flow. Thus, most of the existing results only apply to uniform flow, in infinite or semi-infinite and weakly heterogeneous media. The aim of the present work, focused on the injection/pumping doublet, commonly encountered in remediation schemes, is the study the impact on existing solutions for infinite medium of no flux finite boundaries. Two methods are adopted : one analytical based on the properties of potential functions, the other one based upon the theory of bayesian conditioning. . These two methods, compared one to another and both showing limitations, allow us to enlighten the necessity to take into account the domain's geometry, especially the relative positions of limits and wells. Another difficulty of the application of stochastic theories to concrete cases being statistical parameters identification, a sensitivity analysis is conducted upon the previous case, leading to definition of a sampling optimum for a pump-and-treat characterization test, and leading the way to inverse identification methods
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Vidal, Jérôme. "Étude expérimentale de la mise à l'échelle de l'imbibition : influence des hétérogénéités du milieu poreux." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT013H.
Full textAbstract:
Experiences sur deux milieux poreux artificiels, choisis pour leur grande homogeneite, leur franche mouillabilite a l'eau en presence d'huile et la reproductivite des proprietes petrophysiques d'un echantillon a l'autre. Les schemas experimentaux sont simules par un modele numerique base sur les concepts de permeabilite relative et de pression capillaire. On montre ensuite l'influence de l'heterogeneite du mileu poreux sur les cinetiques de production d'huile par imbibition
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Andrade, Molenda Carlos Henrique de. "Influence des effets d'hysteresis sur les phénomènes de transferts couplés de chaleur et masse en milieux poreux." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT066H.
Full textAbstract:
Un modele mathematique pour les transferts couples de chaleur et masse en milieux poreux non satures permettant la prise en compte des effets de l'hysteresis capillaire est utilise pour la simulation des processus de thermomigration dans un milieu sableux ferme et dans une paroi en beton cellulaire. Les resultats numeriques, obtenus a l'aide de la methode des volumes finis, sont compares avec les resultats experimentaux obtenus pour le premier cas. L'influence de l'hysteresis capillaire et les effets de temperature sont analyses
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Ella, Eny Geremino. "Instabilités thermiques et thermodiffusives de fluides viscoélastiques saturant un milieu poreux." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10156/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse tant théorique que numérique, on étudie les différentes instabilités pouvant se développer dans un milieu poreux saturé par un fluide viscoélastique et chauffé par le bas. La formulation mathématique des équations de ce problème repose sur la loi phénoménologique de Darcy généralisée à un fluide viscoélastique vérifiant l’approximation de Boussinesq. Ce problème admet une solution de conduction, et on trouve que deux types de structures sont susceptibles d’apparaître lorsque l’état de conduction perd sa stabilité : des structures stationnaires et des structures oscillatoires. Les seuils d’apparition de ces structures sont étudiés en fonction des paramètres adimensionnés du problème, à savoir le nombre de Rayleigh, les temps de relaxation et de retardation associés à l’élasticité du fluide. Une étude linéaire et non linéaire est donc menée. Il est intéressant de noter qu’une compétition entre les structures stationnaires et oscillatoires peut exister au voisinage d’un point appelé point de codimension 2. Une analyse non linéaire est donc menée au voisinage de ce point et est confrontée aux résultats issus des simulations numériques. Enfin, s’appuyant sur les propriétés de mélanges binaires des fluides viscoélastiques, une étude théorique est réalisée et nous montrons qu’il y a une compétition entre deux régimes : un régime où la viscoélasticité est dominante et un autre où l’aspect mélange binaire l’emporte. Ce résultat permet d’expliquer certaines observations expérimentalesIn this theoretical and numerical work, we study differents instabilities which can develop in a porous media saturated by viscoelastic fluid and heated from below. The mathematical formulation of the equations of this problem is based on phenomenological Darcy law generalized to a viscoelastic fluid verifying Boussinesq estimate. This problem admits a solution of conduction, and we find that two types of structures may appear when the conduction state loses his stability : stationary and oscillatory structures.The apparition thresholds of these thermo-convectives structures are studied and depend on the non-dimensionnalized parameters of the problem, Rayleigh number, relaxation and retardation time associated to the fluid elasticity. A linear and non linear stability is also realized. It is interesting to note that it can have a competition between stationary and oscillatory structures near a point named codimension 2 point. A linear analysis is also realized near this point and is compared to the numerical simulation results.Finally, by taking into account binary mixtures properties of the viscoelastic fluids, a theoretical study is realized and we show that there is a competition between two states : a state in which viscoelasticity is dominant and another state in which binaries properties are also dominants. This result can explain experimental observations
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Thenail, Denis. "Contrôle actif d'impédance et optimisation des performances d'un matériau poreux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0011.
Full textAbstract:
Le contrôle actif du bruit, sous sa forme la plus développée, consiste à faire interférer l'onde acoustique indésirable avec une onde secondaire adaptée pour minimiser la pression. Cette méthode de réduction du bruit n'est pas toujours réalisable. Pour un grand volume et en présence d'un champ acoustique incohérent, la seule facon d'affaiblir les niveaux sonores est de contrôler l'impédance de parois afin de réaliser une absorption d'énergie acoustique la plus importante possible. La premiere méthode que nous présentons pour le contrôle de l'impédance consiste à traiter les signaux de pression et de vitesse à proximité de la source secondaire pour réaliser une condition de nonéflexion: l'impédance imposée est alors l'impédance caractéristique de l'air. Cette méthode est testée dans un tube de Kundt et donne d'excellents résultats en très basses fréquences. Le systême est implanté en paroi latérale d'un conduit. L'absorption est alors visualisée grâce à des mesures d'intensité. Nous démontrons également, par l'intermédiaire d'un code de calcul, la nécessité de traiter une surface de dimensions comparables aux longueurs d'ondes en présence. C'est pourquoi une seconde méthode est aussi proposée qui ameliore par contr^ole actif les propriétés absorbantes d'un matériau poreux. Un modèle et des expériences permettent de montrer que le contrôle d'impédance peut se simplifier, pour ne plus porter que sur la pression acoustique à l'arrière du matériau. L'absorption acoustique active peut alorsêtre développée de façon extensive à un coût plus compatible avec une utilisation en situation réelleIn its most developed version, active control of sound aims to create a cancelling secondary acoustic wave, which destructively interferes with the undesired noise. The performance of this noise reduction strategy is limited by the coherance level of the acoustic field, and by the volume of the zone to be made quiet. For a "large" system, in the presence of an incoherent field, the only potentially effective method to achieve a global noise reduction is to control the acoustic impedance at the walls, and hence to maximize acoustic absorption. Our first method for the active controL of acoustic impedance consists of processing the acoustic pressure and velocity informations close to the control actuator, in order to match the impedance with that of the air. In a KUndt's tube, this method works best for very low frequency excitations. Then, the active absorber is implemented along the lateral wall of a duct. The intensity measurements taken do show the absorption by the control speaker. It is shown through numerical calculations, that sound absorption has to be performed over an extensive area of the surface, as compared to the acoustic wavelenghts in the system. Therefore, we present a second method, which uses active control means to improve the acoustic absorption by a porous layer. We demonstrate through a model and experiments, that the impedance control can be reduced to a simpler acoustic pressure control at the rear face of the absorbent material. Thus, we can consider an extensive application of active absorption of sound at lower cost, a necessary constraint for practical applications
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Chen, Wei. "Theoretical study of multi-component fluids confined in porous media." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011ENSL0624.
Full textAbstract:
Un milieu poreux ou un matériau poreux comprend deux régions interconnectées : une perméable par un gaz ou un liquide et l’autre imperméable. Beaucoup de substances naturelles comme les roches, le sol et les tissus biologiques (par exemple, os, bio-membranes) sont poreuses ainsi que les matériaux manufacturés comme les ciments et les céramiques, etc. Les matériaux poreux ont des applications technologiques importantes et nombreuses, par exemple, comme tamis moléculaires, catalyseurs ou senseurs chimiques. Il existe un nombre très important d’études en expérience et en théorie pour comprendre la structure des matériaux poreux ainsi que les propriétés des substances confinées dans ces matériaux. Dans leur travail de pionnier, Madden et Glandt ont proposé un modèle très simple pour l’adsorption de fluide dans des milieux poreux désordonnés. Dans ce modèle, on forme la matrice en prenant une configuration figée instantanément d’un système à l’équilibre (“quench” en anglais) et puis un fluide est introduit dans une telle matrice. Récemment, T. Patsahan, M. Holovko et W. Dong ont généralisé la “scaled particle theory” (SPT) aux fluides confinés et obtenu ainsi des équations d’état analytiques pour un fluide de sphère dure dans plusieurs modèles de matrice. Dans un premier temps, j’ai développé la version de la SPT pour un mélange de sphères dures additives confiné en milieu poreux. Les expressions pour les valeurs au contact de différentes fonctions de distribution ont été obtenues également. J’ai effectué aussi des simulations de Monte Carlo. Les résultats de ces simulations sont utilisés pour valider les résultats théoriques. Ensuite, j’ai étudié aussi la séparation de phase d’un mélange binaire des sphères dures non additives confiné dans un milieu poreux. Pour obtenir l’équation d’état, nous avons utilisé une théorie de perturbation en prenant un fluide de sphères dures additive comme système de référence. Les résultats donnés par cette théorie sont en bon accord avec les résultats de simulation Monte CarloA porous medium or a porous material (called as frame or matrix also) usually consists of two interconnected rejoins: one permeable by a gas or a liquid, i.e., pore or void, and the other impermeable. Many natural substances such as rocks, soils, biological tissues (e.g., bio membranes, bones), and manmade materials such as cements, foams and ceramics are porous materials. Porous materials have important technological applications such as molecular sieve, catalyst, chemical sensor, etc. In recent years, there have been considerable investigations for understanding thoroughly the structure of these materials as well as the behavior of substances confined in them. Much effort (both experimental and theoretical) has been devoted to the study of porous materials. In their pioneering work, a very simple model for the fluid adsorption in random porous media was proposed by Madden and Glandt. The matrix in Madden-Glandt model is made by quenching an equilibrium system. Then, a fluid is adsorbed in such a matrix. Recently, T. Patsahan, M. Holovko and W. Dong have extended the scaled particle theory (SPT) to confined fluids and derived analytical equations of state (EOS) for a hard sphere (HS) fluid in some matrix models. In this thesis, using SPT method, I obtained the equation of state of additive hard-sphere (AHS) fluid mixtures confined in porous media. The contact values of the fluid-fluid and fluid-matrix radial distribution functions (RDF) were derived as well. The results of the contact values of the RDFs and the chemical potentials of different species were assessed against Monte Carlo simulations. Moreover, I analyzed also the fluid-fluid phase separation of non-additive hard sphere (NAHS) fluid confined in porous media. An equation of state is derived by using a perturbation theory with a multi-component fluid reference. The results of this theory are in good agreement with those obtained from semi grand canonical ensemble Monte Carlo simulations
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Steiner, Emilie. "Relaxométrie du proton pour l'étude de fluides à l'intérieur de milieux poreux." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10121/document.
Full textAbstract:
Pour caractériser la mobilité moléculaire au sein de structures complexes, la relaxométrie RMN consiste à déterminer les temps de relaxation dans une gamme de fréquence aussi large que possible et notamment à très basse fréquence où se manifestent les mouvements lents. L'évolution de la vitesse de relaxation longitudinale R1 (qui correspond à l'inverse du temps de relaxation longitudinale T1) en fonction de la fréquence de mesure conduit à ce que l'on appelle une courbe de dispersion. Les travaux présentés dans cette thèse sont entièrement dédiés à cette technique que nous avons décidé d'appliquer à l'étude de fluides introduits à l'intérieur de milieux poreux et ceci constitue une première au laboratoire. Les systèmes ayant servi de support à cette étude sont de nature très différente puisqu'ils concernent 1) des matériaux mésoporeux silicatés qui ont été hydratés dans le but d'étudier le comportement des molécules d'eau introduites à l'intérieur du matériau et 2) des organogels formés dans le toluène pour lesquels nous avons mené une étude du comportement dynamique du solvant à l'issue du processus de gélification. Pour caractériser au mieux la dynamique des fluides à l'intérieur de ces systèmes, des méthodes expérimentales originales, nécessitant l'utilisation de plusieurs instruments, ont été développées, permettant ainsi d'obtenir des courbes de dispersion allant de 0 à 400 MHz. Grâce à des développements méthodologiques et théoriques, nous avons été capables d'identifier les différents mécanismes de relaxation à l'origine de ces courbes de dispersion et de donner une signification physique aux paramètres issus de cette interprétationIn order to characterize molecular mobility within complex structures, NMR relaxometry aims at the determination of relaxation times in a frequency range as large as possible and in particular at very low frequencies where slow motions can be revealed. The evolution of the longitudinal relaxation rate R1 (which corresponds to the inverse of the longitudinal relaxation time T1) as a function of the measurement frequency leads to so-called dispersion curves. The work presented in this thesis is, for the first time in this laboratory, entirely dedicated to this technique, applied to the study of fluids within porous media. The systems investigated are very different; they include 1) hydrated mesoporous materials for which different states of water molecules were distinguished and 2) organogels formed in toluene, the dynamical behavior of which being studied subsequently to the gelation process. Original experimental methods, involving the use of several instruments, were developed, allowing us to obtain dispersion curves between 0 and 400 MHz. Thanks to methodological and theoretical developments, we were able to identify the different relaxation mechanisms and able to give a physical meaning to the parameters resulting from the fitting of dispersion curves
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Thomas, Michel. "Transport de l'eau à travers une membrane perfluorosulfonique Nafion : relations avec la microstructure : développement de membranes composites à haute perméabilité aux gaz." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10174.
Full textAbstract:
Les problemes de separation gazeuse sont actuellement au premier plan des preoccupations industrielles avec en particulier le sechage, la desacification et la deshydrogenation des gaz petroliers. La demarche scientifique fixee pour cette etude consiste a preciser les relations entre les parametres du tranport et la structure microscopique du polymere. La membrane perfluorosulfonique nafion et l'eau ont ete retenues comme systeme de depart. Nous avons developpe quatre types de mesure: i) mesure des coefficients dlu transport (permeabilite, diffusion, solubilite); ii) mesure des coefficients de self-diffusion en phase vapeur par utilisation de molecules marquees; iii) mesure directe des profils de concentration par diffusion de neutrons aux petits angles; iiii) mesure des parametres du transport hydraulique et osmotique. Pour les fractions volumiques en eau inferieures a 18% la diffusion a lieu dans un milieu multiphasqiue avec dispersion des zones ioniques hydratees diffusives dans la matrice organique. Le transport est regi par les processus superficiels et la relaxation du polymere. Pour les fractions volumiques en eau superieures a 18 % la percolation des clusters assure la realisation d'une phase continue diffusive. Dans ce cas, la relaxation du polymere est rapide et n'intervient pas sur la diffusion
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Moreau, Éric. "Etude de la morphologie et de la topologie 2D et 3D d'un sol argileux par analyse d'images - application à la décontamination des sols par champs électriques." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2261.
Full textAbstract:
Les comportements hydrauliques et electriques d'un sol dependent fortement de sa structure. Une reconstruction 3d basee sur l'acquisition d'images de coupes successives d'un echantillon de sol argileux impregne d'une resine dopee est realisee. Deux techniques sont utilisees: la tomographie scanner a rayons x et l'acquisition de coupes seriees distantes de 100 m. La reconstruction en trame cubique permet de decrire l'organisation 3d du reseau de fractures, et de comparer les representations bi- et tridimensionnelles a partir de criteres morphologiques. L'objectif est de determiner si les proprietes electriques et hydrauliques du sol issues d'une analyse 2d correspondent aux phenomenes tridimensionnels. Ces parametres caracterisent la geometrie des fractures, la topologie du reseau d'ecoulement et la texture des images 2d et 3d (porosite, distribution des largeurs, seuil de percolation, dimension fractale, etc. ). Bien qu'elles donnent une idee globale de la structure, les informations issues du scanner a rayons x ne permettent pas une comparaison precise. Par contre, l'analyse du volume obtenu a partir des 250 coupes seriees montre que les representations 2d et 3d presentent d'importantes similitudes morphologiques mais que les caracteristiques topologiques different fortement. En outre, l'etude theorique et experimentale montre que la migration des fluides par electro-osmose au sein des milieux poreux est d'autant plus intense que la taille des pores est faible et que la surface d'echange solide-liquide est grande. Par consequent, il semble que l'intensite de la decontamination des sols par champs electriques peut etre estimee par analyse d'images bidimensionnelles. Les logiciels d'acquisition, de traitement, d'analyse et de visualisation d'images 2d et 3d ont ete developpes sous x window
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Bouallou, Chakib. "Modélisation bidimensionnelle des transferts couples rayonnement - convection naturelle dans les milieux semi-transparents." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0061.
Full textAbstract:
Ce travail comporte quatre parties. Dans la première partie, nous rappelons le formalisme du transfert radiatif dans les milieux semi-transparents. Une étude comparative de plusieurs méthodes de résolution de l'équation du transfert radiatif est proposée. L'approximation différentielle bidimensionnelle Pl est alors retenue pour l'étude des cas de couplage rayonnement - convection. L'interaction de la convection naturelle et du rayonnement dans un milieu poreux bidimensionnel constitue la deuxième partie de ce travail. Le modèle radiatif est associé à un schéma de différences finies qui permet de résoudre les équations de la convection sur la base de l'hypothèse de BOUSSINESQ et de la loi de DARCY. L'interaction est caractérisée par des paramètres adimensionnels dont l'étude permet de mieux appréhender les rôles des différents modes de transfert. Dans la troisième partie, nous étudions l'interaction de la convection naturelle et du rayonnement au sein d'un fluide semi-transparent bidimensionnel. Nous présentons une étude paramétrique dans le cas d'un fluide gris à diffusion isotrope avant de traiter le cas du milieu non gris. Un couplage beaucoup plus complexe est abordé dans la quatrième partie. Il s'agit de l'interaction convection naturelle-rayonnement dans une cavité partiellement occupée par un milieu poreux semi-transparent, sans interface opaque et imperméable séparant les deux milieux. Une condition limite radiative est proposée. Les équations de la convection sont modélisées à l'aide d'une combinaison de l'équation de NA VIER-STOKES et celle de BRINKMAN. Le rôle de divers paramètres est analysé. La présence de l'interface perméable et non-opaque contribue à modifier profondément les champs thermiques et dynamiquesThis work includes four parts. In the first part, we explain the formulation of relative transfer in a semitransparent media. A comparative study for several calculation methods for the radiative equation is proposed. The P1 approximation in a two-dimensional form is them retained for modelling heat transfer coupled by radiation and convection. In the second one, we analyse the interaction between thermal radiation and natural convection within a two-dimensional porous medium. The radiative model is associated with a finite difference scheme which allows to solve convective equations described by Darcy's law and Boussinesq approximation. The study of dimensionless parameters which govern this interaction provides a better understanding of roles played by each mechanism of transfer. In the third part, the interaction between natural convection and thermal radiation in two-dimensional semi-transparent fluid has been investigated. Before analysing the case of non-grey medium we expose a parametric study for a grey fluid isotropic scattering. The last part deals with a much more difficult coupled problem. We consider the interaction between natural convection and thermal radiation within a cavity partially filled with a porous medium. For the interface, which is permeable and non-opaque, a radiative boundary condition is proposed. The convective equation are treated with combined Navier-Stokes and Brinkman equations. The effect of main parameters has been studied. It is shown that the permeable and non-opaque interface induces a deep modification in both thermal and dynamic fields
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Simondon, Frédérique. "Effet régularisant local pour l'équation Ut = @(U)XX-f(t)@(U)X." Besançon, 1986. http://www.theses.fr/1986BESA2017.
Full text
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Mackaya, Térence. "Etude numérique et expérimentale d’écoulements de fluides à seuil en milieux poreux : contribution au développement d’une méthode innovante de porosimétrie." Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0054.
Full textAbstract:
Pour caractériser les échantillons poreux, la porosimétrie par injection de mercure (MIP) demeure l’une des techniques les plus utilisées, mais également la plus décriée en raison de la toxicité de ce fluide. Parmi les potentielles alternatives au MIP, la porosimétrie par injection de fluides à seuil (YSM) a l’avantage d’être non-toxique et peu coûteuse. En partant de données expérimentales débits/gradient de pression Q(∇P), le processus d’inversion en YSM permet d’obtenir une distribution en tailles de pores (DTP) de l’échantillon poreux qui, jusqu’à lors, était toujours modélisé comme un faisceau de pores tous parallèles à section droite circulaire. Par ailleurs, dans tous les travaux antérieurs en YSM, pour des raisons de simplicité, le glissement du fluide contre les parois des pores était négligé. Dans ce travail, ce phénomène très caractéristique de l’écoulement des fluides complexes est pris en compte dans le processus d’inversion à travers un mécanisme impliquant une couche de glissement. En outre, au cours de ce travail, l’impact de la non-circularité des sections droites des pores sur les DTPs obtenues par YSM a été étudié. L’exploitation de nouvelles données expérimentales obtenues sur des échantillons de silicate fritté et de grès de Bentheimer montrent que ces aspects de glissement et de non-circularité des sections droites des pores influencent de façon considérable les DTPs obtenues, et donc ouvre de nouvelles portes pour le futur de la YSMIn order to characterize porous samples, mercury injection porosmetry (MIP) is still one of the mostly used technique, but also probably one of the mostly critized due to the toxicity of this fluid. Among possible alternatives to MIP, yield stress fluids porosimetry (YSM) has the advantages to be non-toxic and cheap. Starting from flow-rate/pressure gradient Q(∇P) experimental data, the inversion process in YSM allows to determine a pore-size distribution (PSD) of the studied porous sample which, up to this day, was always idealized as a bundle of parallel capillaries with circular cross-sections. Moreover, during all the previous works on YSM, for simplicity reasons, the slip of the fluid against the pore walls was neglected. In this work, this phenomenon very caracteristic of the flow of complex fluids is taken into account in the inversion process through a mechanism involving a slipping layer.In addition, during this work, the influence of the non-circularity of the pores cross-sections on the PSDs obtained by YSM has been investigated. New YSM experimental data acquired on both samples of sintered silicate and Bentheimer sandstones have been processed by incorporating these features of slip and non-circular pore cross sections. The results show that these features strongly influence the obtained PSDs, and therefore open new doors for the future of YSM
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Le, maout Vincent. "Modélisation d'écoulements multiphasiques de fluides viscoélastiques en milieux poreux." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0161.
Full textAbstract:
Les écoulements multiphasiques viscoélastiques en milieux poreux sont au centre de nombreuses recherches fondamentales et appliquées. Initiés par l’industrie pétrolière, leur développement s’étend aujourd’hui sur un large éventail de domaines tels que le génie civil, les géosciences, les matériaux composites et plus récemment les sciences de la vie. La formulation mathématique de ces problèmes repose généralement sur des équations gouvernantes formulées directement à l’échelle macroscopique, ou dérivées par changement d’échelle à partir des relations microscopiques. Généralement, la seconde approche est privilégiée, car elle permet d’établir une connexion claire entre les différentes échelles de description du milieu poreux et d’identifier les hypothèses res-trictives nécessaires à la formulation du problème. Cependant, lorsque le changement d’échelle est effectué, de nombreux paramètres restent encore à caractériser, et des conditions de fermeture supplémentaires sont à consi-dérer afin d’obtenir un système mathématique fermé. Pour les écoulements d’intérêt, présentant à la fois un caractère multiphasique et viscoélastique, la prise en compte des relations macroscopiques empiriques usuelles peut être trop imprécise pour rendre compte correctement de la physique sous-jacente, et peu de données expé-rimentales permettent de renseigner les paramètres manquants à l’échelle du milieu poreux.Une solution à ce problème consiste à modéliser numériquement les écoulements directement à l’échelle micros-copique afin de retrouver les grandeurs manquantes par des expériences de microfluidique in silico. Dans ces travaux de thèse, une formulation mathématique d’écoulement multiphasique viscoélastique a ainsi été dérivée à l’échelle du pore pour deux applications d’intérêt : la modélisation de la récupération améliorée du pétrole et la croissance tumorale. La dérivation d’un modèle unique pour ces deux applications utilise les lois de conservation de grandeurs extensives à l’échelle microscopiques considérées lors des opérations de changement d’échelle. La formulation résultante permet une description multiphasique à travers une méthode d’interface diffuse et la prise en compte de la viscoélasticité des phases est modélisée par une loi constitutive d’Oldroyd-B. Le modèle mathématique, implémenté dans un code éléments finis, permet d’étudier comment la rhéologie viscoélastique des solutions de polymère peut être utilisée afin d’améliorer la mobilisation du pétrole à l’échelle du pore lors d’opérations de récupération tertiaire. L’influence de la viscoélasticité sur les résultats numériques obtenus, tout comme l’efficacité du procédé, est comparée aux résultats expérimentaux existant de la littérature. Dans un second temps, le modèle mathématique a été spécialisé pour simuler la croissance d’agrégats de cellules cancéreuses de quelques centaines de microns. L’analogie entre les tissus biologiques et les fluides viscoélastiques est courante pour des fins de modélisations mathématiques depuis les travaux de Steinberg sur la dynamique des tissus vivants. Dans cette thèse, cette similarité est utilisée afin d’étudier le comportement d’agrégats tumoraux dans différents environnements. La formulation biomécanique du problème permet de simuler le comportement de populations cellulaires soumises à des chargements mécaniques externes, qui montrent une modulation de leur vitesse de croissance selon l’état de contrainte du milieu. L’utilisation du modèle mathématique dans ce contexte permet d’isoler les effets mécaniques des effets biologiques sur le régime de croissance, et propose des explications originales sur l’évolution d’agrégats tumoraux en milieux confinés. Enfin, les capacités prédictives de la formulation sur plusieurs expériences in vitro permettent d’illustrer la pertinence de l’utilisation de modèles d’écoulements multiphasiques viscoélastiques pour les problèmes de croissances tumoralesViscoelastic multiphase flows in porous media are at the crossroad of many engineering sciences. Initiated with petroleum industry, their range of application is now extended to many additional areas, such as civil engineer-ing, geotechnics, composite impregnation and more recently life sciences. Mathematical formulations of these problems often rely on governing equations formulated directly at the macroscale, or are derived from micro-scopic considerations using upscaling technics. Generally, the second approach is prefered as it permits to estab-lish a clear connection between the scales of the porous media and to identify the restraining hypothesis neces-sary to the formulation of the equation system. However, when upscaling is performed, many unknown parameters remain to obtain a close set of equations, and additional closure relationships must be considered in order to find a solvable formulation. For the flows of interest, exhibiting multiphasic and viscoelastic properties, the usual macroscale empirical relations may be too inaccurate to capture relevantly the influence of underlying physics at play, and few experimental data allow characterising the missing parameters.A solution to this problem consists in performing numerical simulations at the microscale to extract missing information about media properties through microfluidic experiments in silico. To achieve this multi-scale modelling strategy, a pore scale model has been derived in this thesis for two applications of interest: improved oil recovery and tumor growth. The derivation of a unique model for these applications makes use of conservation equations at the microscale considered during upscaling operations. The obtained formulation allows a multiphase flow description by means of a phase-field method and the viscoelasticity of phases is introduced through the Oldroyd-B constitutive equation. The resulting mathematical model, implemented in a finite element code, permits to study in what extents the introduction of the polymer solution viscoelastic rheology during enhanced recovery process improves the mobilization of oil at pore scale. The influence of viscoelasticity on numerical solutions, as well as sweep efficiency of the medium, is compared to literature experimental results. On other hand, the mathematical model has been specialised to simulate the growth of a few hundred microns wide tumor aggregates. Since the precursor works of Steinberg the viscoelastic fluids analogy for cells aggregate is increasingly used for mathematical modelling. In this thesis, this similarity allows to study numerically the evolution of tumor aggregates in various environments. The biomechanical formulation of the problem permits to simulate cells population behaviour under mechanical load, which affects the growth rate according to the constraints in the system. In this context, the mathematical model is used to separate mechanical from biological effects, and provide original explanations on tumor growth in confined environment. The predictive capacity of the model on in vitro experiments shows the relevance of the viscoelastic multiphase flow for the tumor growth description
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Collet, Jean-François. "Quelques propriétés mathématiques d'un modèle d'écoulement en milieu poreux." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10237.
Full textAbstract:
Ce travail rassemble quelques resultats relatifs a un systeme d'equations aux derivees partielles modelisant un certain type d'ecoulements en milieux poreux. Les ecoulements etudies ici presentent une difficulte specifique, inherente au fait que la porosite est autorisee a varier au cours du temps suite a une reaction de dissolution de la matrice solide. On presente des resultats d'existence de solutions pour le systeme d'edp constitue d'une equation de reaction-diffusion couplee a une equation elliptique et une equation differentielle ordinaire, dans le cas bidimensionnel. Le systeme modelisant les solutions sous forme d'ondes progressives est aussi etudie. Enfin, un modele plus sophistique prenant en compte un bilan d'eutropie est presente
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Marmoret, Laurent. "Utilisation d'un matériau poreux dans une paroi thermorégulatrice : modélisation et étude expérimentale des transferts de masse et de chaleur en modes chauffage et rafraichissement." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0007.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans un objectif général de valorisation de fines argileuses considérées actuellement comme un déchet de carrière. Nous avons ici étudié les transferts de chaleur et de masse dans un béton argileux non saturé allégé par des poudres d'aluminium. La première partie a été consacrée à la caractérisation thermo-physique des bétons argileux allégés ou non. Ces résultats sont, dans une seconde partie, utilisés dans un modèle mathématique pour prévoir la répartition et l'évolution des variables du système d'équations retenu (teneur en eau, masse volumique de vapeur d'eau et température) à l'intérieur des matériaux considérés. Des tests de convergences en température, humidité relative et en flux ont validé la méthode de résolution des systèmes d'équations différentielles correspondant aux variables du système et ont permis aussi de déterminer une épaisseur optimale de 22 centimètres d'une paroi expérimentale. Dans une troisième partie, une paroi élaborée à partir de ces matériaux a été construite. Elle permettra de caler le modèle. Une circulation d'eau placée au centre de cette paroi est enrobée par un béton argileux non allégé de façon à permettre une bonne émission de la chaleur dans le mur. L'épaisseur restante est composée par un béton argileux allégé constituant l'élément stockeur. Cette paroi est soumise à des sollicitations ambiantes en température et en humidité relative représentatives des périodes de chauffage et de rafraîchissement ainsi qu'à des variations de la température et du débit de l'eau circulant dans la canalisation. Le modèle calé a enfin permis de simuler le comportement hygrothermique d'une paroi identique en mortier de ciment, puis de comparer les capacités de stockage-déstockage et les risques de condensation de ce matériau avec ceux obtenus pour les bétons argileuxA method was proposed in order to increase the value of clayey fillers which are generally considered as quarry waste. This work described the heat and mass transfers through a clayey-cement concrete lightened with Aluminum powder. Mechanical and thermal characteristics were studied and their variations with water content and temperature were analyzed. The results were inserted into an estimated global model describing thermal and humidity transfers. The variables were temperature and the apparent densities of water vapor and liquid water. The stability of the numerical model was successfully tested. A test wall was built in order to compare the experimental and numerical approaches during heating and cooling. Two types of energy fluxes were studies: firstly, fluxes due to energy radiated by water flowing through a pipe located at the centre of the wall, secondly, fluxes through the external surfaces of the wall and due to variations in the room temperature and humidity. The estimated model was used to study the interest of lightened clayey-cement concrete compared to mortar. It was proved that such a porous clayey material presented considerable advantages compared to other materials often used in surface heating and cooling systems
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Henry, Michel. "Mesures des parametres caracterisant un milieu poreux. Etude experimentale du comportement acoustique des mousses aux basses frequences." Le Mans, 1997. http://www.theses.fr/1997LEMA1011.
Full textAbstract:
Une etude asymptotique, hautes et basses frequences, du comportement acoustique de materiaux poreux a structure rigide, permet de mettre en evidence l'existence de six parametres caracterisant la geometrie interne du poreux : la porosite , la permeabilite visqueuse k#o (ou la resistivite au passage de l'air ), la tortuosite #, la permeabilite thermique ko' ou son inverse la constante de piegeage et les longueurs caracteristiques visqueuse et thermique '. Des methodes de mesures de ces parametres sont presentees. Des montages ont ete realises dans une salle de metrologie (salle kundt) permettant d'obtenir les trois premiers parametres. Les mesures d'impedance de surface y sont effectuees avec un tube a ondes stationnaires en utilisant une nouvelle methode d'etalonnage : la methode t. M. T. C. . Une etude approfondie a permis de montrer que la temperature joue un role important sur la precision des mesures. En apportant une correction de temperature, il est possible alors d'ameliorer cette precision. Le fluide saturant le poreux se comporte comme un fluide fictif dont la densite #e() et l'incompressibilite k#e() effectives, grandeurs complexes caracterisant respectivement les effets inertiels et visqueux et les effets thermiques, peuvent etre obtenues a partir de mesures suffisamment precises d'impedance de surface du materiau etudie plaque sur un fond rigide puis place devant une cavite fermee quart d'onde. Le modele de johnson-allard, construit sur ces six parametres geometriques, presente un bon accord avec les resultats de mesures. Il est alors possible d'obtenir la valeur d'un parametre non mesure jusqu'a present : la constante de piegeage. Un meilleur accord est realise, aux basses frequences, avec le modele de pride-lafarge. Deux parametres geometriques supplementaires, #o et #o', limites quand la frequence tend vers zero des tortuosites dynamiques visqueuse et thermique, sont introduits dans ce modele et peuvent etre estimes par des mesures acoustiques.
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Mouhamad, Hala. "Influence de l'écoulement interstitiel sur le comportement d'un matériau semi-solide." Metz, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2005/Mouhamad.Hala.SMZ0504.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de décrire les mécanismes qui régissent l'écoulement interstitiel dans un milieu semi-solide, ainsi que son influence sur le comportement du squelette. L'étude porte sur un modèle de solide viscoplastique compressible couplé à l'écoulement interstitiel d'un liquide. Une analyse dimensionnelle de ce modèle a été faite. Cette analyse montre deux paramètres sans dimension et qui caractérisent le modèle ; le premier représente la compressibilité et le deuxième caractérise l'influence du liquide sur le solide et il dépend de la vitesse caractéristique du problème et du rapport entre la viscosité dynamique du liquide et la viscosité apparente du solide. Pour bien comprendre le comportement de ces modèles biphasiques, nous avons étudié le cas d'une déformation unidimensionnelle. Nous avons montré que les solutions des problèmes unidimensionnels peuvent être menées de manière complètement analytique. Ces études analytiques ont permis de distinguer deux types de comportement du milieu selon l'ordre de grandeur du nombre sans dimension. À faible vitesse, le fluide n'a pas d'influence sur la réponse du squelette solide. À grande vitesse, l'écoulement est très localisé près des bords où le fluide peut s'écouler. En introduisant l'élasticité du squelette dans le modèle précédent, nous avons trouvé une solution analytique approchée. Cette analyse montre un paramètre supplémentaire : un temps de relaxation qui caractérise ce modèle. Ce temps est inversement proportionnel au nombreThe aim of the paper is to describe the mechanisms which govern the interstitial flow in a semi-solid medium and its influence on the behaviour of the skeleton. A model for the compressible viscoplastic solid coupled with the liquid interstitial flow was studied. A dimensional analysis of this model was made. This analysis shows two dimensionless parameters and which characterize the model ; the first represents compressibility and the second characterizes the liquid influence on the solid and it depends on the characteristic velocity of the problem and on the ratio between the dynamic viscosity of the liquid and the apparent viscosity of the solid. In order to understand the behaviour of these biphasic models, we studied the case of an unidimensional deformation. We have found an analytical solution for the unidimensional problems. These analytical studies show two types of behaviour of the medium according to the order of magnitude of the dimensionless number. At low velocity, the fluid does not have any influence on the response of the solid skeleton. At high velocity, the flow is very localised close to the edges where the fluid can run out. By introducing the elasticity of the skeleton into the preceding model, we found an analytical approached solution. This analysis shows an additional parameter : a relaxation time which characterizes this model. We have showed that this time is proportional to the inverse of the number
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Barrère, Jean. "Modélisation des écoulements de Stokes et Navier-Stokes en milieux poreux." Bordeaux 1, 1990. http://www.theses.fr/1990BOR10516.
Full textAbstract:
On etudie le passage d'ecoulements microscopiques a l'echelle du pore, regis par les equations de stokes et de navier-stokes, aux ecoulements macroscopiques dans un milieu poreux, regis par la loi de darcy. Les principaux points d'etudes sont: le passage en revue des theories de prise de moyenne et l'etablissement de l'equivalence de celles-ci et la theorie d'homogeneisation dans le cas de milieux periodiques, la determination numerique par une methode aux differences finies, de tenseurs de permeabilite dans des milieux periodiques anisotropes tridimensionnels, l'etude numerique, par une methode aux elements finis, des non-linearites en regime de navier-stokes dans un treillis de cylindres. La loi macroscopique d'ecoulement obtenue fait intervenir une expression cubique de la vitesse de filtration
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Amaziane, Brahim. "Application des techniques d'homogénéisation aux écoulements diphasiques incompressibles en milieu poreux." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10030.
Full textAbstract:
Le modèle de Chavent est utilise pour étudier l'écoulement diphasique de fluides incompressibles, dans un milieu hétérogène, au cours de la récupération secondaire de pétrole. Les équations du milieu homogène sont déduites des équations hétérogènes. Une simulation du déplacement de l'huile par de l'eau dans un gisement hétérogène forme de cellules informement espacées est réalisée et comparée a celle du déplacement de l'huile dans un réservoir homogène. Les simulations numériques sont réalisées avec le code Bidimix (inria et chevron code (Wyoming). Un logiciel de calcul permet d'obtenir les caractéristiques du milieu poreux homogène équivalent. L'étude est étendue aux écoulements diphasiques incompressibles dans un réservoir a deux types de roches
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Delbos, Aline. "Imprégnation forcée de fluides dans des milieux poreux." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00542832.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur les capacités d'extraction d'une mousse déposée sur un support poreux dans le but d'y déloger un contaminant ayant imprégné la porosité. Nous avons donc considéré l'imprégnation forcée de fluides dans un pore unique, étudiée pour deux cas particuliers : (i) lors de l'impact d'une goutte de liquide à l'aplomb d'un pore unique vertical cette situation visant à modéliser l'imprégnation du poreux par le contaminant, et (ii) lors de l'aspiration d'une mou sse liquide à travers le pore qui illustre la compétition d'aspiration entre la mousse et le poreux. Dans chaque cas, le diamètre du pore est inférieur à celui des gouttes ou des bulles.Pour le premier cas, nous nous sommes intéressés au volume et à la profondeur d'imprégnation pour des surfaces hydrophiles et hydrophobes. Nous établissons les diagrammes d'imprégnation en fonction du diamètre du pore et de la vitesse d'impact et un travail de modélisation nous permet de déterminer les limites entre les différentes régions de ces digrammes.Pour le second cas, nous montrons que lors de l'aspiration, la mousse entre dans le pore uniquement dans un domaine bien déterminé dans le diagramme fraction liquide, rapport de taille pore/bulle et débit d'aspiration. En dehors de ce domaine, l'aspiration peut faire entrer soit le gaz seul, soit le liquide seul. La encore, un travail de modélisation nous permet de prédire les limites des différentes zones du diagramme. Dans une dernière partie, nous revenons à un problème pratique d'imprégnation sur support textile et quantifions les capacités d'extraction d'une mousse dans cette configuration dans le but d'y déloger un contaminant
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Belfort, Benjamin. "Modélisation des écoulements en milieux poreux non saturés par la méthode des éléments finis mixtes hybrides." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/BELFORT_Benjamin_2006.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude traite de la modélisation des écoulements d’eau en milieux poreux non saturés. Après avoir caractérisé le domaine d’étude, le modèle déterministe fondé sur l’équation non linéaire de Richards est décrit. Ses limites et d’autres alternatives de modélisation sont évoquées. La méthode des éléments finis mixtes hybrides est présentée et une technique originale de condensation de la masse est proposée pour éviter l’apparition d’oscillations non physiques, notamment lors de la simulation de fronts raides d’infiltration. L’estimation de la conductivité relative, à l’échelle de chaque maille du domaine discrétisé, est un aspect essentiel pour améliorer la précision des résultats. Différentes formulations sont décrites, et les comparaisons effectuées sur de nombreux cas tests conduisent à privilégier la moyenne pondérée. Une partie est également consacrée à la gestion des non linéarités. La forme mixte de l’équation de Richards est conservée, et les investigations aboutissent à un algorithme de sélection de la variable de résolution. Concernant la gestion du temps, les méthodes heuristiques traditionnelles peuvent être avantageusement remplacées par des méthodes a priori, qui relient le pas de temps à un calcul d’erreur temporelle. La méthode d’extrapolation sur l’ordre peut alors être efficacement combinée à un contrôleur intégral. Dans la dernière partie de ce mémoire, toutes les optimisations étudiées dans un contexte monodimensionnel sont généralisées dans un algorithme adapté aux écoulements bidimensionnels. Des cas tests sont proposés pour étudier son efficacité par rapport à des méthodes standardsThis study deals with unsaturated water flow modeling. After characterizing the considered porous media, the deterministic model based on Richards’ equation is described. Its limits and alternative approaches are mentioned. The mixed hybrid finite element method is presented and an original mass lumping technique is proposed to avoid unphysical oscillations, that could appear when sharp infiltration fronts are simulated. Estimation of relative conductivity on each cell of the discretized domain is an essential aspect to improve the results’ accuracy. Various formulations are depicted. Comparisons performed on several test cases show that the weighted formulation should be preferred. Another part is also devoted to non linearities management. The mixed form of Richards’ equation is kept. According to our investigations, the variable switching algorithm is the most efficient technique. Concerning the time step control, heuristic techniques could valuably be replaced by a priori methods, which establish a link between the temporal error and the time step size. Order extrapolation method can be efficiently combined with an integral controller. In the last part of this manuscript, all 1D optimisations are generalized in a 2D algorithm. Test cases are proposed to estimate its efficiency compared to classical methods
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Clain, Xavier. "Une étude expérimentale de l'injection de fluides d'Herschel-Bulkley en milieu poreux." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582324.
Full textAbstract:
L'écoulement à travers un milieu poreux d'un fluide non newtonien, est un problème récurrent rencontré dans de nombreux domaines de l'industrie et dont la difficulté réside à la fois dans la géométrie complexe du milieu poreux et dans le caractère non-linéaire des matériaux utilisés. Dans cette thèse, nous adoptons une approche différente de celle menée dans les travaux antérieurs, en nous basant principalement sur l'expérimentation. En procédant à des essais systématiques d'injection dans un milieu poreux dont nous pouvons contrôler les données géométriques, nous montrons qu'un gradient de pression seuil, étant proportionnel au seuil du fluide et inversement proportionnel à la taille typique des pores, doit systématiquement être dépassé pour mettre le fluide en écoulement.En outre, nous étudions la possibilité de regrouper, via un redimensionnement, l'ensemble des résultats sur une courbe maîtresse et établir ainsi une base pour l'établissement d'une loi générale d'écoulement
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Gouverneur, Catherine. "Étude expérimentale du champ hydrodynamique dans un tube poreux avec transfert de masse pariétal : application à la production d'eau potable par ultrafiltration tangentielle dans les fibres creuses." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT026H.
Full textAbstract:
Afin d'analyser et de prevenir le colmatage des fibres creuses pendant la phase de production d'eau potable par ultrafiltration tangentielle, il est necessaire de caracteriser le champ hydrodynamique se developpant a l'interieur de ces milieux filtrants. Le probleme est modelise par l'ecoulement laminaire et stationnaire d'un fluide newtonien incompressible dans un tube poreux avec transfert de masse parietal (aspiration ou injection). Nous avons realise une installation experimentale a l'ehelle macroscopique basee sur l'utilisation d'un tube poreux dans lequel l'ecoulement verifie la similitude de reynolds avec le fonctionnement reel d'une fibre creuse. Les mesures caracterisent la perte de charge longitudinale ainsi que les profils de vitesses axiales (obtenus par velocimetrie l. A. S. E. R. Doppler) en fonction du flux transfere a travers la paroi poreuse. Nous analysons en les comparant a des modeles analytiques et numeriques, la deformation des profils de vitesse et la loi d'evolution du coefficient de perte de charge par rapport au regime d'ecoulement de poiseuille equivalent sur la section de mesure
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Andoh, Honoré Yobouet. "Refroidissement de paroi par effusion : Etude expérimentale." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0088.
Full textAbstract:
L'un des procédés de refroidissement des parois de chambres de combustion, lorsque celles-ci sont poreuses, consiste à les refroidir par effusion d'un gaz froid s'é1 coulant de l'extérieur vers l' intérieur. Le travail consiste à analyser l'efficacité d'un tel système. Un modèle d'écoulement à travers la paroi, basé sur une loi de type "Blasius" et résolu selon la méthode des différences finies, a été élaboré Comparé à divers modèles de la littérature, i1 a été validé par des expériences diversifiées quant à la nature du fluide et aux conditions de température et de pression. Le modèle de transferts thermiques à 1'intérieur de la paroi utilise l'équation de l'énergie et une méthode de résolution aux différences finies. Il permet d'étudier la sensibilité du phénomène aux divers paramètres. L'un d'eux, le coefficient d'échange convectif interne est prépondérant. Sa valeur est obtenue par des corrélations semi-ernpiriques issues de la bibliographie ou par une méthode expérimentale indirecte délicate à mener du fait des puissances thermiques importantes à mettre en jeu. Une modélisation simple de la couche limite, utilisant l'hypothèse d'une couche laminaire en déplacement perpendiculairement à la paroi, permet de calculer le flux thermique reçu à la paroi. Une épaisseur de couche limite de quelques centièmes de millimètres suffit à limiter considérablement le flux. Un programme de calcul global est exploité pour analyser l'efficacité du mode de refroidissement étudié lorsqu'on fait varier les paramètres essentiels ; pression amont et aval de la paroi, température des fluides chauds et froids, nature du matériaux, nature du fluide, coefficient de convection interne et épaisseur de la couche limiteOne solution for the cooling of combustion chamber walls, when they are porous, consists of cooling them by effusion of a cold gas flowing from outside to inside this work aims to analyse the performance of such a system. A model of flowing throw the wall, based on a Blasius type law and solved by a finite difference method, was developed. Compared to various model found in the literature, it was applied to experiments with various fluids, operating temperatures and pressures. The model of beat transfer inside the wall uses the energy equation and a finite difference method solving. It is allows to study the sensitivity of mechanism to various parameters. One at them - the internal convective heat transfer coefficient is preponderant. Its value is obtained by semi-empirical equation given by the literature or by an indirect experimental method, difficult to carry out due to the great thermal involved. A simple modelling of the boundary layer, using the assumption of a laminar layer moving perpendicular to the wall, allows to calculate the heat flux get by the wall. A boundary layer of a few hundredth millimetres thickness is enough to considerably limit the flux. A global simulation program is used to analyse the performance of the studied cooling mode. When the main parameters vary, pressures, up-stream and down-stream to the wall, cold and hot gases temperatures, material, fluid, internal convection coefficient, boundary layer thickness
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Swesi, Yousef Salem. "Proposition et évaluation de procédés de séparation hydrogène - hydrocarbures." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10243.
Full textAbstract:
Le développement de véhicules utilisant l'hydrogène comme carburant dans une pile à combustible nécessite le stockage de ce gaz à bord, par exemple sous forme d'un hydrocarbure aromatique (toluène) hydrogéné permettant de récupérer l'hydrogène par déshydrogénation catalytique. Cette technique implique cependant une séparation parfaite de l'hydrogène et du toluène, dont la mise au point fait l'objet du présent travail. L'étude bibliographique permet de dégager deux méthodes de séparation : l'adsorption et les membranes (zéolithes ou palladium). Une étude expérimentale a permis le choix d'un adsorbant, puis la détermination de l'isotherme d'adsorption et d'un modèle représentatif, et a mis en évidence l'absence de limitation cinétique. Les deux types de membranes sont testés. La zéolithe n'est pas suffisamment performante pour être utilisée seule, la teneur résiduelle en toluène dépassant la limite tolérée. Par contre la membrane au palladium présente une excellente séparation. Notre étude permet de cerner les conditions de la séparation, de dimensionner des prototypes et d'orienter des recherches ultérieures, en particulier sur les membranes