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Dissertations / Theses on the topic 'Combustion en milieu poreux'
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Elayeb, Mustafa. "Modélisation à l'échelle microscopique de transports avec réaction en milieu poreux : combustion en lit fixe." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Elayeb-Mustafa/2008-Elayeb-Mustafa-These.pdf.
Full textAbstract:
La combustion en milieu poreux est traitée par le biais de simulations numériques directes et détaillées, à la microéchelle, dans une extension du travail de Debenest (2003, 2005) qui porte principalement sur un enrichissement du modèle chimique. On considère plus particulièrement la combustion en lit fixe de particules solides, avec comme première application le brûlage de schistes bitumineux. Les processus de transport (convection, diffusion, conduction) et les réactions chimiques sont explicitement décrits à l'échelle des pores, ce qui permet d'exhiber leurs couplages et de révéler les phénomènes locaux qui déterminent les comportements globaux. Les simulations sont conduites principalement dans deux configurations bidimensionnelles, milieu stratifié ou réseau de cylindres, en examinant les effets des réactions pyrolytiques (cracking du kérogène et calcination des carbonates), et avec un schéma d'oxydoréduction qui fait intervenir jusqu'à quatre réactions. Une typologie phénoménologique est établie, incluant notamment l'existence de deux régimes principaux, avec ou sans flamme dans les pores. Des plages de fonctionnement sont identifiées, suivant les paramètres opératoires. On peut en rationaliser les tendances à l'aide de considérations théoriques, et montrer qu'une description macroscopique peut nécessiter des formulations différentes, selon les situationsCombustion in porous media is addressed by means of direct, detailed numerical simulations, on the microscale, in an extension of the work of Debenest (2003) where the main improvements are related to the chemical model. More specifically, fixed bed combustion of solid particles is considered, with application to the burning of oil shales. The transport processes (convection, diffusion, conduction) and the chemical reactions are explicitely described on the pore scale, which allows to account for their local couplings and to identify the small-scale phenomena which control the global behaviors. The simulations are conducted mainly in two two-dimensional configurations, a stratified medium and a network of cylinders. The effect of pyrolytic reactions (kerogen cracking and calcination of the carbonates) are examined, as well as the oxydative processes, with a chemical scheme involving four species and up to four reactions. A phenomenological typology is established, which features for instance two main regimes, with or without a flamme in the pore space. Ranges of functioning modes are identified, according to the operating parameters. Their trends can be rationalized by theoretical considerations, and it is shown that different situations may require different formulations in a macroscopic description
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Elayeb, Mustafa Mourzenko Valeri Thovert Jean-François. "Modélisation à l'échelle microscopique de transports avec réaction en milieu poreux combustion en lit fixe /." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/index.php?id=495.
Full text
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Gauthier, Ségolène. "Contribution à l'étude de la combustion de mélanges gaz naturel-hydrogène en milieu poreux catalytique." Lyon, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAL0050.
Full textAbstract:
Dans le contexte actuel des problèmes environnementaux et de la disponibilité limitée des ressources fossiles, il est nécessaire de développer des brûleurs performants et peu polluants, et d’utiliser des sources d’énergie non fossiles. Cette étude porte sur la combustion de mélanges gaz naturel/hydrogène en milieu poreux catalytiques. En effet, les brûleurs radiants poreux permettent d’obtenir une efficacité élevée et de faibles émissions de polluants. Le comportement de ces brûleurs est cependant complexe et peut être fortement modifié par l’introduction d’hydrogène. L’objectif de cette thèse est dans un premier temps d’étudier le comportement d’un brûleur radiant poreux constitué d’un support poreux de type mousse catalysé ou non et de comprendre les phénomènes en jeu, pour ensuite étudier l’influence de la structure et de la nature du milieu poreux et pouvoir ainsi optimiser le brûleur. Des tests expérimentaux sur quatre mousses différentes (deux mousses métalliques et deux mousses céramiques) et pour des mélanges combustibles contenant de 100% vol. De gaz naturel à 100% vol. D’hydrogène ont été effectués. Ils ont permis de définir les zones de fonctionnement pour chaque support. L’ajout d’hydrogène réduit la zone de fonctionnement du brûleur jusqu’à une disparition complète du mode radiant au-delà de 80% vol d’hydrogène. Un modèle numérique a été développé. Il permet de représenter les zones de fonctionnement obtenues expérimentalement et reproduit l’évolution des émissions de polluants en fonction de la richesse, de la puissance spécifique et de la quantité d’hydrogène. Les phénomènes prenant place au sein du brûleur sont fortement couplés. Ils conditionnent la position du front de combustion et ainsi les performances du brûleur. La diminution de la conductivité thermique, du transfert de chaleur entre la phase gaz et la phase solide et du coefficient d’absorption permettent à la fois de réduire les émissions de CO et de NO et d’augmenter le flux radiatif. Leur variation est cependant limitée par une réduction de la résistance du brûleur à la remontée de la zone de combustion vers l’entréeIn the present context of environmental problems and the limited disponibility of fossils ressources, we need to develop burners with high efficiency and low pollutants emissions, and to use non-fossils ressources. This study deals with the combustion of natural gas/hydrogen mixtures in catalytic porous media. Indeed, porous radiant burners can show high efficiency and low pollutants emissions. Their behavior is however complex and can be highly affected by the use of hydrogen. The objective of this thesis is to study the behavior of a porous radiant burner made of a foam, catalysed or not, and to understand the physical phenomenas. Then, the influence of the structure and the nature of the porous media is studied in order to optimise the burner. Experimental tests on four different foams and for mixtures containing 100% vol. Of natural gas to 100% vol. Of hydrogen have been made. The working zones for each support have been identified. The use of hydrogen reduces the working zone of the burner. A numerical model has been developped. It can reproduce the experimental working diagrams and reproduces the evolution of the pollutants emissions with the equivalence ratio, the specific power and the quantity of hydrogen. The phenomenas in the burner are highly coupled. They affect the position of the combustion zone and then the efficiency of the burner. The decrease of the thermal conductivity, the heat transfer between the gas phase and the solid phase and the absorption coefficient induce a decrease of the pollutants emissions as well as an increase of the radiative flux. Their change is however limited by a decrease of the ability of the burner to prevent a flashback
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Lapene, Alexandre. "Etude expérimentale et numérique de la combustion in-situ d’huiles lourdes." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0014/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse, réalisé en collaboration avec l’IMFT et TOTAL, traite de la modélisation de la combustion in-situ appliquée à une huile lourde Vénézuéliène. Il a été initié suite à une observation simple : même si le procédé est étudié depuis plusieurs décénies, on ne peut pas encore le modéliser correctement. Des résultats expérimentaux, issus d’expérience à l’échelle du laboratoire (tubes à combustions), ne sont pas reproductibles avec des outils numériques commerciaux de types simulateurs réservoirs thermiques. Par conséquent, et face à ce constat, nous avons été contraint d’explorer plusieurs pistes pour améliorer la modélisation du procédé : – La chimie et les méthodes de détermination de mécanismes réactionnels. – La description thermodynamique d’une huile lourde et le calcul d’équilibre triphasique. – Le transport de masse et de chaleur dans un milieu poreux, en situation multiphasique, réactive et miscible. – La conception d’un modèle mathématique et numérique d’un modèle complet. Nous pensons que le problème pluridisciplinaire et fortement complexe peut trouver une réponse si l’ensemble des mécanismes et leurs liens sont traités de façon adéquate. Une campagne expérimentale (expériences de cellules cinétiques), portant sur l’étude des effets de l’eau sur les réactions chimiques de l’huile, a permis de mettre en évidence des effets inattendus et nouveaux. Ces données, complétées par des expériences de types tubes à combustion, fournissent une importante base de données expérimentale. Pour modéliser les expériences de cellules cinétiques, nous avons tout d’abord développer un nouvel outil de simulation directe, reposant sur une description compositionnelle de l’huile où les comportements de toutes les phases sont prédits par les équations d’états. Le calcul d’équilibre est fait grâce à un flash diphasique. Afin de déterminer un mécanisme réactionnel paramétré, nous avons couplé ce dernier outil à un algorithme génétique. Finalement, dans le but de simuler les expériences de tubes à combustion, un nouveau simulateur compositionel, triphasique, thermique et réactif a été développé. Il est spécialement adapté à la simulation de ce genre d’expérience. Le calcul d’équilibre de phase est réalisé grâce à un nouvel outil développé pour l’occasion. Ce dernier repose sur l’hypothèse free water et repose sur une formulation originale et novatriceThe study of this PhD, realized jointly with IMFT and TOTAL, deals with modeling of in-situ combustion applied to a Venezuelan heavy oil. It has begun with a relatively simple observation: even if the process has been extensively studied since some decades, we cannot correctly model it. Experiment data provided by lab scale experiments (combustion tubes) mismatches numerical results obtained from commercial thermal simulator, especially for wet experiments. The need to better understand the process related to this issue forced us to explore multiple tracks for various scientific fields. Thus, one can cite: • The chemistry and methods of reduction of reactive mechanisms. • The thermodynamic description of the heavy oil and the calculations of three-phase equilibrium. • Heat and mass transport in multiphase, reactive and miscible porous medium. • Mathematical and numerical design of a full model. The problem exceedingly complex can find a complete and consistent answer if one takes into account the whole mechanisms and links between them. We have followed this way in order to determine a robust reactive scheme using both theoretical numerical and experimental developments. A whole set of kinetic cell manipulations was conducted to better understand and discriminate the effects of water on chemistry on a certain type of heavy oils. New interactions and effects on steam on heavy oil combustion have been discovered and studied. These manipulations, supplemented by a set of some combustion tubes provide a large set of experimental data. This will compose our base case that we will try to match later using some new tools devised during this study. To model kinetic experiments, we firstly developed a new simulation tool based on a compositional description and a full equation of state formulation. Equilibrium calculation is made by a two-phase flash. To determine consistent kinetic parameters, we used a genetic algorithm coupled with the new tool. Finally, in order to validate the kinetic model and simulate combustion tube experiment, a new threephase compositional simulator has been developed. It is especially fitted to take into account characteristic of the experimental device. Three-phase equilibrium calculation is computed by a new free-water
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Zouaoui, Nabila. "Etude expérimentale et théorique des paramètres régissant la combustion du noir de carbone au cours d'une analyse thermogravimétrique." Thesis, Mulhouse, 2009. http://www.theses.fr/2009MULH3285.
Full textAbstract:
La combustion du noir de carbone (NC) dans le creuset d'une thermobalance est contrôlée à la fois par la réaction et par le transport de l'oxygène jusqu'à la surface du lit et à l'intérieur du lit poreux de NC.Les expériences menées en modifiant la masse de NC ont montré que la concentration en oxygène peut tomber à zéro avant d'atteindre le fond du lit. Ainsi, à un instant donné, seule une partie du lit est en combustion. Cette masse, appelée masse critique (mc) dépend de la température. Elle passe de 35 mg à 570°C à 17,5 mg à 650°C.Un gradient d'oxygène s'établi donc dans le lit. La modélisation du transport interne de l'oxygène a montré que la diffusion de Fick constitue une bonne approximation pour représenter ce transport.Des conseils pour extraire correctement une constante cinétique à partir d'expériences thermogravimétrique sont donnés. La procédure est adaptée en fonction de la précision souhaitée.Ainsi, l'utilisation de faibles masses afin de réduire au mieux l'effet de la masse et l'exothermicité de la réaction est fortement conseillée. L'influence de la diffusion externe du gaz peut être réduite en utilisant des creusets de très faibles hauteurs, ou en mettant l'échantillon le plus proche de la bouche du creuset en remplissant le fond du creuset avec un matériau inerteCombustion of carbon black (CB) in the crucible of a thermobalance is controlled by both carbon reactivity and oxygen transport from the oxidizing flux to the surface of the bed and within the porous bed.The experiments conducted by changing the mass of CB showed that the oxygen concentration can fall to zero before the bottom of the bed. Thus, at a given time, only a part of the bed is burning. This mass, called critical mass (mc), depends to temperature. It went from 35 mg at 570°C to 17.5 mg at 650°C.An oxygen gradient is thus established in the bed. The Modelling of the internal transport of oxygen showed that the Fick diffusion is a good approximation to represent the transport.Advices to correctly extract a kinetic constant using thermogravimetric experiments are given. The procedure is adjusted depending to the precision desired.Thus, the use of low masses to best reduce the mass and exothermic reaction effects is strongly recommended. The influence of stagnant gas can be reduced by using crucibles with very low height, or by placing the sample closest to the mouth of the crucible by filling the bottom of the crucible with an inert material
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Nguyen, Khac Tien. "Dégradation thermique de matériaux solides poreux exposés au feu - Simulation numérique avec prise en compte des processus chimiques et mécanismes de transfert." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2344.
Full textAbstract:
La description de la dégradation des solides est cruciale dans la simulation numérique d'un feu, les gaz de pyrolyse constituant la source combustible amenée au feu. Il importe de décrire avec précision ces processus en fonction des conditions ambiantes. Toutefois, les couplages entre réactions chimiques et mécanismes de transport de masse et de chaleur modifient fortement les comportements. L'objet de ce travail est la prédiction du comportement macroscopique par simulation numérique de la décomposition thermique des matériaux solides. Les propriétés intrinsèques du matériau, parmi lesquelles un modèle chimique incluant un schéma réactionnel et les paramètres thermocinétiques associés, issus d'expérimentation à petite échelle sont considérés ainsi que les mécanismes de transport et les effets limitants qu'ils peuvent introduire. La réponse du matériau est ainsi prédite pour des configurations géométriques et des scénarios d'exposition arbitraires. L’outil spécifique développé au cours de ce doctorat est basé sur une description à l'échelle de Darcy. Il a pour objectif à terme d’être couplé à un code de simulation du feu dans son ensemble, de sorte que les conditions auxquelles chaque élément solide serait exposé seraient décrites tandis que la prédiction de l'évolution du feu dépendrait de la réponse des matériaux fournie par notre module. Un jeu d'applications est présenté pour deux types de bois ayant des schémas réactionnels différents, avec réactions séquentielles ou concurrentielles. Les configurations et scénarios examinés correspondent à des essais normalisés, sous cône calorimètre, et une comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux est effectuéeThe description of the degradation of solids is crucial in the numerical simulation of a fire, the pyrolysis gases constituting the combustible source. It is important to describe with accuracy these processes, according to the ambient conditions. However, the couplings between chemical reactions and mechanisms of mass and heat transports strongly modify the behavior of the fire.The objective of this work is to predict the macroscopic behavior of the thermal decomposition of solid fuel by numerical simulation. The intrinsic properties of the material, among which a chemical model including a reactive scheme and the associated thermochemical parameters stemming from small-scale experiment are considered as well as the transport mechanisms and the limiting effects that they can introduce. The comportment of the material is then predicted for geometrical configurations and arbitrary scenarios of exposure. The specific tool developed during this Ph-D is based on a description on the Darcy scale. It has in the future to be coupled with a global code of simulation of the fire, so that the conditions undergone by every exposed solid element would be described whereas the prediction of the fire evolution fire would depend on the behavior of the materials supplied by the present module.A set of applications is presented for two wooden materials, featuring different reactive schemes, with sequential or competitive reactions. The configurations and the examined scenarios correspond to normalized tests under cone calorimeter, and a comparison between the numerical and experimental results is made
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Zouaoui, Nabila. "Etude expérimentale et théorique des paramètres régissant la combustion du noir de carbone au cours d'une analyse thermogravimétrique." Electronic Thesis or Diss., Mulhouse, 2009. https://www.learning-center.uha.fr/.
Full textAbstract:
La combustion du noir de carbone (NC) dans le creuset d'une thermobalance est contrôlée à la fois par la réaction et par le transport de l'oxygène jusqu'à la surface du lit et à l'intérieur du lit poreux de NC.Les expériences menées en modifiant la masse de NC ont montré que la concentration en oxygène peut tomber à zéro avant d'atteindre le fond du lit. Ainsi, à un instant donné, seule une partie du lit est en combustion. Cette masse, appelée masse critique (mc) dépend de la température. Elle passe de 35 mg à 570°C à 17,5 mg à 650°C.Un gradient d'oxygène s'établi donc dans le lit. La modélisation du transport interne de l'oxygène a montré que la diffusion de Fick constitue une bonne approximation pour représenter ce transport.Des conseils pour extraire correctement une constante cinétique à partir d'expériences thermogravimétrique sont donnés. La procédure est adaptée en fonction de la précision souhaitée.Ainsi, l'utilisation de faibles masses afin de réduire au mieux l'effet de la masse et l'exothermicité de la réaction est fortement conseillée. L'influence de la diffusion externe du gaz peut être réduite en utilisant des creusets de très faibles hauteurs, ou en mettant l'échantillon le plus proche de la bouche du creuset en remplissant le fond du creuset avec un matériau inerteCombustion of carbon black (CB) in the crucible of a thermobalance is controlled by both carbon reactivity and oxygen transport from the oxidizing flux to the surface of the bed and within the porous bed.The experiments conducted by changing the mass of CB showed that the oxygen concentration can fall to zero before the bottom of the bed. Thus, at a given time, only a part of the bed is burning. This mass, called critical mass (mc), depends to temperature. It went from 35 mg at 570°C to 17.5 mg at 650°C.An oxygen gradient is thus established in the bed. The Modelling of the internal transport of oxygen showed that the Fick diffusion is a good approximation to represent the transport.Advices to correctly extract a kinetic constant using thermogravimetric experiments are given. The procedure is adjusted depending to the precision desired.Thus, the use of low masses to best reduce the mass and exothermic reaction effects is strongly recommended. The influence of stagnant gas can be reduced by using crucibles with very low height, or by placing the sample closest to the mouth of the crucible by filling the bottom of the crucible with an inert material
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Flores-Montoya, Enrique. "Etude expérimentale de la stabilisation des flammes dans des brûleurs poreux : application des diagnostics optiques dans des géométries imprimées en 3D." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP087.
Full textAbstract:
La transition vers une économie neutre en carbone est confrontée à deux défis majeurs : le stockage de l'excès d'énergie provenant des énergies renouvelables et la décarbonation des processus de combustion dans les secteurs difficiles à électrifier. La stratégie Power to Gas (P2G) propose de résoudre ces problèmes en substituant partiellement l'hydrogène dans le réseau actuel de gaz naturel. Cependant, cela nécessite le développement de brûleurs flexibles capables de s'adapter à des niveaux variables d'hydrogène dans le réseau. Cela est compliqué à cause des différences entre les propriétés de la flamme d’hydrogène et celles des combustibles hydrocarbonés. Les brûleurs poreux (PMBs) sont considérés comme une technologie prometteuse en raison de leurs propriétés uniques. Les PMBs utilisent la recirculation de chaleur pour stabiliser les flammes à l'intérieur de matrices poreuses inertes, incrémentant le taux de consommation de la flamme et atteignant des températures locales superadiabatiques. Cela permet des densités de puissance plus élevées et l’extension des limites d'inflammabilité, ce qui se traduit par des dispositifs compacts et une faible émission de NOx avec des efficacités radiatives élevées.Le mécanisme fondamental de fonctionnement des brûleurs poreux à l'échelle macroscopique, la recirculation de la chaleur, est bien compris. Cependant, il existe encore une connaissance limitée sur certains phénomènes à l'échelle des pores et de leur influence sur le comportement du système global. En raison de la non-linéarité de la combustion et du transfert de chaleur, la stabilisation de la flamme et les performances du brûleur dépendent fortement des détails à l'échelle des pores. Les modèles de bas ordre actuels n'incluent pas la modélisation des interactions flamme-paroi et des effets de diffusion préférentielle, ce qui entraîne une faible précision. Les diagnostics non intrusifs avancés pourraient être utilisés pour étudier la structure locale de la flamme et guider l'amélioration des modèles de bas ordre. Cependant, les mesures expérimentales dans les PMBs sont entravées par le manque d'accès optique à l'intérieur de la matrice poreuse. Malgré les efforts récents, l'application de diagnostics optiques et non intrusifs dans les PMBs est encore très rare. Cette thèse présente une étude expérimentale sur la combustion en milieu poreux et est consacrée au développement de diagnostics optiques. Des PMBs optiquement accessibles sont produits en combinant des topologies définies par ordinateur avec des techniques de fabrication additive. La méthodologie actuelle offre un accès optique étendu dans une configuration de brûleur 3D sans perturber la structure de la matrice. L'accès optique est utilisé pour appliquer une série de diagnostics optiques, y compris la chimiluminescence CH*, l'imagerie de diffusion de Mie et la micro-PIV. Nos résultats montrent les limites des VAMs actuels et de leurs méthodes de validation. La mise en œuvre de diagnostics novateurs a également révélé différentes tendances de stabilisation dans les flammes enrichies en H2, soulignant l'effet des mécanismes d'ancrage local sur les limites de fonctionnement du brûleur. Enfin, l'accès optique est exploité pour effectuer des diagnostics laser et étudier la structure de la flamme à l'échelle des pores. Nos résultats révèlent différents modes de stabilisation et mettent en évidence l'impact de l’écoulement interstitiel sur les performances du brûleur. Cette thèse ouvre de nouvelles voies pour l'application de diagnostics non intrusifs et plaide pour un développement supplémentaire des techniques expérimentales avancées dans les brûleurs poreuxPorous Media Burners (PMBs) are a combustion technology based on heat recirculation where a flame is stabilized within the cavities of an inert porous matrix. In PMBs, heat is transferred upstream from the burned to the unburned gas through the solid matrix yielding a preheating of the reactants.This increases their burning rate allowing for more compact combustion devices and the operation beyond conventional flammability limits. As a result, the stabilization of flames at ultra-lean equivalence ratios is possible, with the subsequent reduction of the flame temperature and NOx emissions. In these burners, a substantial fraction of the power is radiated by the hot solid phase, with radiated power fractions ranging between 20-30 %. This, together with their elevated efficiency and low pollutant emissions, has motivated their commercial use in various infrared heating applications.In the past years, PMBs have received renewed interest owing to their potential as fuel flexible burners. Their ability to stabilize flames over a wide range of burning rates makes them promising candidates to handle the uneven flame properties of hydrogen and hydrocarbon fuels.The mechanism of heat recirculation in PMBs is well understood. However, there is still limited knowledge about many pore-scale phenomena that have a critical impact on the macroscopic behavior of the system and its performance.Advanced nonintrusive diagnostics could be used to study local flame stabilization mechanisms and improve current models. However, experimental measurements in PMBs are hindered by the lack of optical access to the interior of the porous matrix.This dissertation presents an experimental study on porous media combustion and is devoted to the application of optical diagnostics. Optically accessible PMBs are produced by combining computer-defined topologies with additive manufacturing techniques. This methodology provides an extensive optical access in a 3D burner configuration without altering the matrix structure. Optical access is leveraged to apply CH* chemiluminescence, Mie-scattering imaging and micro PIV. Topology tailoring is exploited to analyze the influence of the geometrical parameters of the porous matrix. Direct flame visualization enables the tracking of the reaction region as a function of the operating conditions, which can be used for model validation. The present results bring to light several limitations of current low order models and highlight the influence of the pore size on flame stabilization. Flame-front tracking is also used to investigate the effect of H2-enrichment on the behavior of the flame. This technique reveals different stabilization trends in H2-enriched flames that are not well retrieved by current models. Mie-scattering permits the quantification of the re-equilibration distance and the analysis of the flame shape. Micro PIV measurements show the influence of the topology on the interstitial flow and on the contribution of hydrodynamic effects to flame stabilization.This PhD seeks to open new paths for the application of non-intrusive diagnostics in PMBs and to improve the current understanding of flame stabilization mechanisms
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Tancrez, Manuel. "Modélisation du rayonnement et transferts couplés dans des milieux poreux réactifs : application aux brûleurs radiants à gaz." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0908.
Full textAbstract:
Après une présentation des contextes industriels et scientifiques de l'étude, une première partie est consacrée à un modèle réaliste de transfert radiatif adapté aux supports de combustion de gaz constitué de canaux parallèles et à des configurations technologiques précises. Un modèle de milieu continu équivalent au support a été établi, justifié et caractérisé en précision. Dans une deuxième partie, le modèle de transfert radiatif précédent a été intégré dans un outil de simulation monodimensionnel applicable à un milieu poreux homogénéisé. Il a été couplé avec les autres types de transfert (combustion, réactions catalytiques, transferts thermiques, transferts de masse,etc,). Une attention particulière a été apportée à l'étude des transferts thermiques et des transferts d'espèces par réaction catalytique à l'interface entre le fluide et le solide. Les résultats obtenus avec une combustion, soit volumique soit catalytique, ont été comparés avec des données expérimentales. Un accord qualitatif a été observé. La troisième partie de ce travail s'inscrit dans une démarche globale de caractérisation des propriétés radiatives de milieux poreux de type mousse. Le travail principal a porté sur la détermination des propriérés radiatives d'un milieu poreux par une méthode de type Monte Carlo à partir de sa morphologie numérisée. Cette méthode permet d'accéder aux coefficients d'absorption et de diffusion d'un milieu semi-transparent équivalent, dans les limites de validité de l'approche homogénéisée, typiquement pour une porosité supérieure à 0,65. L'intérêt majeur de cette méthode est de caractériser précisément la fonction de phase du milieu, à partir d'un calcul direct, sans en imposer la structure, dès lors que l'identification conduisant au coefficient de diffusion est validée. Un autre intérêt de cette méthode est de recourir à des approches directes exclusivement. Celles-ci sont alors susceptibles de remplacer ou de compléter les approches fondées sur des méthodes inverses, moins précises, habituellement utilisées pour les caractérisations des milieux poreux.
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Stockinger, Claudius. "Study and analysis οf Sοοt Filter Regeneratiοn by using the Lattice Bοltzmann Μethοd." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMIR07.
Full textAbstract:
La maîtrise des émissions de noir de carbone est une tâche importante dans de nombreux domaines d'application, le secteur des transports étant l'un des domaines les plus importants. Les moteurs diesel, encore largement utilisés dans le monde entier, sont l'une des principales sources d'émissions anthropiques de noir de carbone. Afin de contrer l'effet néfaste du noir de carbone sur la santé humaine, le traitement des gaz d'échappement est au centre de la recherche depuis de nombreuses décennies. Les filtres à suie de pointe utilisent une structure en nid d'abeille en céramique, agissant comme des filtres à flux mur. Ces filtres nécessitent une régénération périodique une fois qu'une contre-pression de filtre critique est atteinte. La régénération est effectuée soit sous forme de régénération active à des températures élevées (>600 °C), soit en continu, sous forme de régénération passive à des températures à partir de 300 °C. La température nécessaire des gaz d'échappement pour la régénération active entraîne une pénalité en carburant, rendant le contrôle précis du processus de régénération impératif. Des travaux antérieurs ont suggéré que la morphologie mésoscopique de la suie et son évolution pendant la combustion de la suie influencent la réactivité, affectant ainsi le processus de régénération. Par conséquent, le contrôle du système de régénération nécessite une connaissance précise des phénomènes physiques et chimiques en jeu, nécessitant des simulations du processus de régénération. Dans cette thèse, un cadre de simulation pour modéliser l'écoulement de gaz, composé des différentes espèces réactives, en tenant compte des interactions solide-gaz, est créé. De plus, le transfert de chaleur conjugué, les réactions hétérogènes et la libération de chaleur de réaction à l'interface entre les phases solide et gazeuse sont traités. À cette fin, la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM), en raison de sa nature mésoscopique, est choisie comme un excellent outil pour modéliser la combustion hétérogène à l'échelle des pores. Dans cette thèse, un cadre LBM est créé et des méthodes appropriées pour modéliser la combustion de la suie sont choisies et largement validées. Une procédure d'utilisation des données de microscopie électronique à balayage par faisceau ionique focalisé (FIB-SEM) de véritables échantillons de suie pour la simulation de combustion est mise en œuvre. De plus, les régimes de combustion sont analysés en fonction de la variation du nombre de Péclet, du nombre de Damköhler et de la fraction molaire d'oxygène dans le flux gazeux d'entrée. Des simulations avec des géométries de suie réalistes sont réalisées et les résultats sont comparés avec des résultats expérimentaux. Il est constaté que l'évolution de la surface réactive spécifique, telle que reçue des simulations LBM, n'est pas comparable aux résultats expérimentaux. L'analyse par microscopie électronique à transmission (TEM) et les spectres Raman de la suie avant et après les expériences de combustion ont révélé que la combustion affecte les particules primaires à l'échelle nanométrique. Pour cette raison, un modèle séparé pour décrire les particules primaires hétérogènes et leur combustion a été créé. Ensuite, les premières simulations avec couplage d'échelle ont été menées, en reliant les simulations LBM mésoscopiques avec la conception des particules primaires à l'échelle nanométrique. Il est démontré qu'une augmentation plus réaliste de la surface spécifique peut être obtenue dans les simulations en couplant le modèle LBM mésoscopique avec un modèle de particules primaires à l'échelle nanométriqueThe control of the emission of carbon black is an important task in many fields of application, with the transport sector being one of the most important domains. Diesel engines, still being extensively used worldwide, are one of the main contributors to the anthropogenic emission of carbon black. In order to counteract the detrimental effect of carbon black on human health, exhaust gas treatment has been the focal point of research for many decades.State of the art soot filters use a ceramic honey-comb structure, acting as wall flow filters. These filters require periodic regeneration once a critical filter back-pressure is reached. Regeneration is conduced either as active regeneration at elevated temperatures (>600 °C) or continuously, as passive regeneration at temperatures starting from 300 °C. The necessary exhaust gas temperature of active regeneration results in a fuel penalty, making the precise control of the regeneration process imperative. Previous works suggested that the mesoscopic morphology of soot and its evolution during soot combustion influence the reactivity, thus affecting the regeneration process. Hence, the control of the regeneration system requires precise knowledge of the physical and chemical phenomena at hand, necessitating simulations of the regeneration process.In this thesis, a simulation framework to model gas flow, consisting of the different reactive species, taking into account solid-gas interactions, is created. Furthermore, conjugate heat transfer, heterogeneous reactions and the release of reaction heat at the interface between the solid and gas phases is treated. For this purpose, the lattice Boltzmann method (LBM), due to its mesoscopic nature, is chosen as an excellent tool to model the heterogeneous combustion on the pore scale. Within this thesis, a LBM framework is created and appropriate methods to model soot combustion are chosen and extensively validated. A procedure to use focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) data of realistic soot samples for the combustion simulation is implemented. Furthermore, the combustion regimes are analysed based on variation of Péclet number, Damköhler number, and oxygen mass fraction in the inlet gas stream. Simulations with realistic soot geometries are performed and the results are compared with experimental results. It is found that the evolution of the specific reactive surface, as received from LBM simulations, is not comparable to the experimental results. Transmission electron microscopy (TEM) analysis and Raman spectra of the soot before and after combustion experiments revealed that combustion affects the primary particles on the nano-scale. For this reason, a separate model to describe the heterogeneous primary particles and their combustion was created. Subsequently, first simulations with scale-coupling were conducted, by connecting the mesoscopic LBM simulations with the primary particle design on the nano-scale. It is shown that a more realistic increase in specific surface could be achieved in simulations by coupling the mesoscopic LBM model with a nano-scale primary particle model
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Dalla, Costa Celine. "Transferts de traceur en milieu poreux consolidé et milieu poreux fissuré : Expérimentations et Modélisations." Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10088.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif d’identifier et de modéliser les mécanismes physico-chimiques régissant les écoulements d’eau et les transferts de solutés dans un milieu poreux consolidé fissuré. Un dispositif expérimental original a été mis en place, où un milieu fissuré modèle est reproduit en empilant des cubes poreux consolidés de 5 cm de côté : le « cube ». En parallèle, des études sont menées sur des colonnes du milieu poreux consolidé homogène. La même technique de traçage anionique est utilisée dans les deux cas. Selon une approche de dynamique des systèmes, on sollicite le dispositif avec des créneaux de concentration en traceur, pour obtenir des courbes de percée. Après avoir identifié bilan de masse et temps de séjour, nous avons calé les modèles CD et MIM sur les données expérimentales. Le modèle MIM permet de reproduire les courbes expérimentales sur le milieu poreux consolidé homogène de façon plus satisfaisante que le modèle CD. On obtient une fraction d’eau mobile en cohérence avec la géométrie du milieu poreux. L’étude de l’influence de la vitesse de l’écoulement met en évidence un régime de dispersion d’interférence. L’influence de la longueur d’observation n’a pas pu être mise en évidence dans ce cas. Nous avons par contre mis en évidence un effet de l’échelle d’observation sur le milieu poreux et fissuré en comparant les résultats obtenus sur un petit « cube » et un grand « cube ». Le modèle CD n’est pas satisfaisant dans ce cas. Si le modèle MIM permet de reproduire les courbes de percée expérimentales, il n’a pas été possible de caler des paramètres uniques pour toutes les expériencesWe try to identify and model physical and chemical mechanisms governing the water flow and the solute transport in fractured consolidated porous medium. An original experimental device was built. The “cube” consists of an idealized fractured medium reproduced by piling up consolidated porous cubes of 5 cm edge. Meanwhile, columns of the homogeneous consolidated porous medium are studied. The same anionic tracing technique is used in both cases. Using a system analysis approach, we inject concentration pulses in the device to obtain breakthrough curves. After identifying the mass balance and the residence time, we fit the CD and the MIM models to the experimental data. The MIM model is able to reproduce experimental curves of the homogeneous consolidated porous medium better than the CD model. The mobile water fraction is in accordance with the porous medium geometry. The study of the flow rate influence highlights an interference dispersion regime. It was not possible to highlight the observation length influence in this case. On the contrary, we highlight the effect of the observation scale on the fractured and porous medium, comparing the results obtained on a small “cube” and a big “cube”. The CD model is not satisfactory in this case. Even if the MIM model can fit the experimental breakthrough curves, it was not possible to obtain unique parameters for the set of experiments
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Odier, Céleste. "Imbibition forcée en milieu poreux." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN056/document.
Full textAbstract:
La compréhension des écoulements biphasiques dans des milieux hétérogènes est déterminante pour un certain nombre de processus industriels. Le plus marquant étant la récupération assistée du pétrole piégé dans des roches poreuses,qui est un moteur pour la recherche dans ce domaine depuis plusieurs décennies.Pourtant, si l’imbibition spontanée de liquides dans un milieu poreux est relativement bien comprises, l’imbibition forcée d’un liquide dans un milieu poreux rempli d’un liquide plus visqueux n’a pas encore été décrite quantitativement. En combinant des expériences de microfluidique et d’imagerie confocale, nous avons étudié la morphologie et la dynamique d’imbibition forcée dans des milieux poreux réguliers. Nous avons mis en évidence la présence de quatre régimes d’imbibition,provenant de dynamiques d’invasion différentes à l’échelle du pore et ayant une signature claire sur les observables macroscopiques. L’étude de la dynamique locale associée à la microscopie confocale, qui donne accès à des informations tridimensionnelles,nous a permis de montrer que les transitions entre ces régimes étaient la conséquence de deux transitions de mouillage et d’une instabilité d’interface.De plus, contrairement à la majorité des études menées jusqu’à présent, nous nous sommes intéressés à l’évolution de ces motifs d’imbibition soumis à une injection continue sur des temps longs devant le temps de percolation. Cela a permis de mettre en évidence le vieillissement de ces motifs qui est le résultat d’un mûrissement d’origine capillaireUnderstanding two-phase flow in heterogeneous media is of great importance for a number of industrial processes. One of the most prominent examples is enhanced oil recovery which has driven fundamental and applied research in this fieldfor decades. However our understanding has remained extremely unbalanced. The case of spontaneous imbibition of a fluid in a porous medium is fairly well understood,whereas quantitative descriptions of forced imbibition in the presence of anunfavorable viscosity ratio is still lacking. Combining large-scale observations and confocal imaging of microfluidic experiments, we studied the morphology and dynamicsof forced imbibition in homogeneous porous media. We identify four classesof three-dimensional patterns resulting from different dynamics at the pore-scale, and having a clear signature on the macroscopic observables. By means of confocalmicroscopy allowing us to visualize three dimensional features of the local dynamics,we show that the transitions between the four imbibition scenarios result from two dynamical wetting transitions and one interfacial instability. In addition,unlike previous studies, we investigate the evolution of those patterns undercontinuous injection over long time scales. We evidence their aging according to acapillary-coarsening process
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MARTIN, Vincent. "Simulations multidomaines des écoulements en milieu poreux." Phd thesis, Université Paris Dauphine - Paris IX, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007142.
Full textAbstract:
Cette thèse traite des simulations multidomaines des écoulements en milieu poreux. Trois aspects sont abordés. Une étude est d'abord menée concernant une méthode de décomposition de domaines avec des maillages non-raccordés, utilisant des conditions d'interface de type Robin, pour les éléments finis mixtes. D'autre part, la méthode est implémentée en parallèle à l'aide du système parallèle OcamlP3l, écrit par des informaticiens dans le langage Ocaml. En OcamlP3l, l'utilisateur programme et débogue en séquentiel, puis obtient le code parallèle par une simple recompilation. Enfin, nous présentons un nouveau modèle d'écoulement dans un mileu poreux contenant de grandes fractures, avec des perméabilités très grandes et/ou très faibles. Dans ce modèle, les fractures sont traitées comme des interfaces entre sous-domaines. Une analyse théorique prouve l'existence et l'unicité de la solution, fournit une estimation d'erreur, qui est confirmée par des tests numériques.
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Lominé, Franck. "Ecoulements de particules dans un milieu poreux." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198209.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale et numérique de l'écoulement de particules dans un empilement de sphères plus grosses. Un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dispersion latérale et le temps moyen de séjour d'un paquet de particules dans un milieu poreux. Nous avons en particulier déterminé la dépendance du temps moyen de transit en fonction du nombre de particules en écoulement, de la taille des particules et de la hauteur du milieu poreux. Nous avons également caractérisé la dépendance du coefficient de dispersion latéral vis-à-vis du nombre de particules transitant dans la structure poreuse.
Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles de simulations numériques basés sur les méthodes "Event-Driven" et "dynamique moléculaire de sphères molles". Ceux-ci nous ont permis de compléter l'étude expérimentale en analysant l'influence de divers paramètres supplémentaires. L'accès à l'intérieur du milieu poreux a permis une analyse plus fine de la dispersion des particules.
Enfin, nous avons abordé la possibilité d'utiliser le phénomène de percolation spontanée pour réaliser un mélangeur. Grâce à l'outil numérique, nous avons réalisé et caractérisé des mélanges de particules de tailles différentes. Nous avons alors montré que ce procédé s'avère être un moyen simple et efficace pour obtenir des mélanges homogènes de particules.
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De, Anna Pietro. "Mélange et réactions dans un milieu poreux." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00822932.
Full text
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Lominé, Franck. "Écoulements de particules dans un milieu poreux." Rennes 1, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198209.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale et numérique de l'écoulement de particules dans un empilement de sphères plus grosses. Un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dispersion latérale et le temps moyen de séjour d'un paquet de particules dans un milieu poreux. Nous avons en particulier déterminé la dépendance du temps moyen de transit en fonction du nombre de particules en écoulement, de la taille des particules et de la hauteur du milieu poreux. Nous avons également caractérisé la dépendance du coefficient de dispersion latéral avec le nombre de particules transitant dans la structure poreuse. Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles de simulations numériques basés sur les méthodes « Event-Driven » et « dynamique moléculaire de sphères molles ». Ceux-ci nous ont permis de compléter l'étude expérimentale en analysant l'influence de divers paramètres supplémentaires. L'accès à l'intérieur du milieu poreux a permis une analyse plus fine de la dispersion des particules. Enfin, nous avons abordé la possibilité d'utiliser le phénomène de percolation spontanée pour réaliser un mélangeur. Grâce à l'outil numérique, nous avons réalisé et caractérisé des mélanges de particules de tailles différentes. Nous avons alors montré que ce procédé s'avère être un moyen simple et efficace pour obtenir des mélanges homogènes de particulesThis work deals with experimental and numerical investigations on particles flow through a packing of larger spheres. We built an experimental device to study lateral dispersion and the mean transit time of a blob of particles through a porous medium. Particularly, we determined the dependence of the mean transit time on the number of particles, on particle size and on the height of the porous medium. We also characterized the dependence of the lateral dispersion coefficient on the number of particles moving in the porous structure. Then, we developed numerical simulation models based on « Event-Driven » and « molecular dynamic of soft spheres » methods. Those allowed us to supplement the experimental study by analyzing the influence of various additional parameters. The access inside the porous medium allowed a finer analysis of particles dispersion. Finally, we approached the possibility of using the spontaneous percolation phenomenon to produce a mixer. Thanks to the numerical tool, we carried out and characterized mixtures of particles of different sizes. We showed that this process proves to be a simple and effective method to obtain homogeneous mixtures of particles
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Fergui, Omar. "Ecoulements instationnaires de mousses en milieu poreux." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10554.
Full textAbstract:
L'injection de gaz sous forme de mousse au sein de gisements petroliers dans le cadre des methodes de recuperation amelioree du petrole peut permettre de palier a certains problemes rencontres lors de l'etape de recuperation secondaire (segregation gravitaire, presence d'heterogeneites). Le but de cette methode est de reduire de facon significative la mobilite du gaz qui, en presence de mousse, est fonction principalement de la densite de lamelles liquides in-situ (texture). Le volet experimental de ce travail consiste en l'etude de l'influence de la concentration en tensioactif et de la vitesse du gaz sur des ecoulements de mousses en milieu poreux en regime instationnaire. La modelisation de ce type d'ecoulement est basee sur une approche de type population balance c'est a dire une prise en compte de l'evolution de la texture de la mousse in situ associee aux equations classiques d'ecoulements diphasiques en milieu poreux
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Martin, Vincent. "Simulations multidomaines des écoulements en milieu poreux." Paris 9, 2004. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=2004PA090006.
Full textAbstract:
Cette thèse traite des simulations multidomaines des écoulements en milieu poreux. Trois aspects sont abordés. Une étude est d'abord menée concernant une méthode de décomposition de domaines avec des maillages non-raccordés, utilisant des conditions d'interface de type Robin, pour les éléments finis mixtes. D'autre part, la méthode est implémentée en parallèle à l'aide du système parallèle OcamlP3l, écrit par des informaticiens dans le langage Ocaml. En OcamlP3l, l'utilisateur programme et débogue en séquentiel, puis obtient le code parallèle par une simple recompilation. Enfin, nous présentons un nouveau modèle d'écoulement dans un mileu poreux contenant de grandes fractures, avec des perméabilités très grandes et/ou très faibles. Dans ce modèle, les fractures sont traitées comme des interfaces entre sous-domaines. Une analyse théorique prouve l'existence et l'unicité de la solution, fournit une estimation d'erreur, qui est confirmée par des tests numériquesThis thesis is mainly concerned with the multidomain simulations of flow in porous media. Three different themes are considered. First, we study a domain decomposition method with non-matching meshes using Robin type interface conditions, for the mixed finite elements. Second, this method is implemented in parallel using the parallel system OcamlP3l, written in Ocaml by computer scientists. In OcamlP3l, the user develops and debugs sequentially, and obtains the parallel code with a mere recompilation. A realistic 3D simulation is given to validate the procedure. Finally, we present a new model for flow in a porous medium containing large fractures that may have very large and/or very small permeabilities. In this model, the fractures are treated as interfaces between subdomains. Existence and uniqueness of the solution is proved and an error estimate is obtained. Some numerical experiments show the quality of the results
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Bourbon, Caroline. "Modélisation numérique de l'ébullition en milieu poreux." Bordeaux 1, 1997. http://www.theses.fr/1997BOR10591.
Full textAbstract:
A l'heure actuelle, les flux de chaleur surfaciques et les taux de dissipation volumique des composants electroniques constituant les superordinateurs ont atteint un niveau tel que les techniques classiques de refroidissement actuelles restent inefficaces. La dissipation obtenue par ebullition nucleee d'un fluide est tres prometteuse et est amplifiee par l'utilisation de surfaces poreuses. Aussi, dans le cadre de recherches sur le comportement thermodynamique et la caracterisation des transferts, nous definissons un modele numerique de type bifluide dans lequel les transferts de masse, quantite de mouvement et de chaleur aux interfaces liquide-gaz sont pris en compte. Nous avons valide l'algorithme de resolution et la representativite du modele physique sur des cas diphasiques pour lesquels la litterature est fournie. Nous appliquons le modele a une geometrie representant une fine couche poreuse et etudions le comportement dynamique et les transferts de chaleur.
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Baudet, Christophe. "Dispersion en milieu poreux effets hydrodynamiques locaux /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37602630f.
Full text
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Cheikh, Fatma. "Identification de fractures dans un milieu poreux." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066417/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude mathématique d'un problème inverse en hydrogéologie : le but est d'identifier des fractures en milieu poreux, connaissant des mesures de l'écoulement dans le sous-sol. Le nombre, la localisation et les paramètres physiques des fractures sont recherchés. Ce problème est formulé comme la minimisation au sens des moindres carrés d'une fonctionnelle évaluant l'écart entre les mesures et les résultats du modèle direct. L'écoulement est celui d'un fluide monophasique incompressible (loi de Darcy). Un modèle traitant les fractures comme des interfaces est utilisé. Le problème direct est le modèle de fracture discrétisé par la méthode des éléments finis mixtes hybrides.Pour résoudre ce problème inverse, un nouvel algorithme itératif a été développé, basé sur l’utilisation d’indicateurs de fractures mis au point pendant la thèse. Ces indicateurs donnent une information au premier ordre concernant l'effet de l'ajout d'une nouvelle fracture. Comme ces indicateurs sont peu coûteux, un grand nombre de configurations de fractures sont testées à chaque itération. L’algorithme a été programmé, validé puis testé numériquement dans des situations variées, en utilisant des mesures synthétiques. Il donne des résultats très satisfaisants, bien que ce problème soit réputé difficile.Enfin, l’étude de l’identifiabilité du problème inverse a été amorcée. Pour un modèle simplifié de fractures (failles très perméables, cas le plus courant dans le sous-sol), on a montré que le problèmeThis PhD is dedicated to the mathematical study of an inverse problem in hydrogeology: the goal is to identify fractures in porous medium, knowing measurements of the underground flow. The number, the location and the physical parameters of the fracture are looked for. This problem is formulated as the least squares minimization of a function evaluating the misfit between measurements and the result of the direct model. We used a model describing the flow of a monophasic incompressible fluid (Darcy's law), in a porous medium containing some fractures represented by interfaces. The direct problem is the fracture model discretized by the mixed hybrid finite element method. To solve this inverse problem, we developed an iterative algorithm, which is based on the use of fracture indicators that have been developed durig the thesis. These indicators give a first order information concerning the effect of the addition of a new fracture. As these indicators are inexpensive, a large number of configurations of new fractures is tested at each iteration. The algorithm was programmed, validated and tested numerically in various situations, using synthetic measurements. It gives very satisfactory results, although this problem is considered difficult. Finally, an early study of identifiability of the inverse problem of fractures in porous medium has been achieved. It allowed to prove the identifiability for a simplified model (very permeable faults, which is common in the underground). The question of identifiability for the full fracture model remains open
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Gautier, Céline. "Biodégradation des hydrocarbures en milieu poreux insaturé." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3037.
Full textAbstract:
L’évaluation de l’impact environnemental de coupes pétrolières complexes constitue un enjeu primordial. Pour ce faire, il est en effet nécessaire de disposer d'informations sur les évolutions à la fois cinétiques et compositionnelles de ces coupes hydrocarbonées dans l’environnement. Cette étude a eu pour objet d'étudier l’influence des principaux facteurs limitants "pressentis" sur la vitesse de dégradation d'un produit pétrolier en phase au sein d'un milieu poreux insaturé en eau, par des microflores issues de sols pollués par des hydrocarbures pétroliers. Une procédure expérimentale a été développée en utilisant des membranes céramiques microporeuses, permettant de contrôler la saturation/désaturation respective de l'eau et de l'huile dans le milieu poreux. Dans ces conditions trois phases eau/huile/air occupent le volume poral, avec, pour chacune de ces phases, une répartition homogène sur toute la hauteur de milieu poreux. On peut, dans une certaine limite, régler pour chaque phase, son pourcentage moyen d'occupation du volume poral. Cette procédure a été validée en étudiant la cinétique de dégradation de l'hexadécane apporté en faible quantité dans une phase HMN non biodégradable. La cinétique de dégradation a été suivie en respirométrie, permettant à la fois la mesure et la fourniture d'oxygène. Deux principaux facteurs physico-chimiques limitants "pressentis", c'est-à-dire la granulométrie, et la saturation à l'eau ont été évalués avec une phase hydrocarbure simulée, d'abord par de l'hexadécane en phase pure, puis par deux coupes pétrolières, un gazole et un gazole déaromatisé, également en phase pure. L'azote, introduit par le biais de la phase eau, a été utilisé pour régler la quantité de biomasse dans ce milieu poreux et a permis d'obtenir des informations sur les facteurs physico-chimiques qui étaient limitants et de les hiérarchiser en fonction des conditions de milieux poreux expérimentés. Des données chiffrées sur des potentialités de transferts d'oxygène et d'hydrocarbures, (hexadécane en particulier) dans ces milieux poreux insaturés ont pu être obtenues. Avec des coupes hydrocarbures complexes (gazole et gazole déaromatisé), la dégradation des composés récalcitrants et en particulier des composés saturés peu solubles intervient également comme facteur limitantBiological processes are expected to play an important role in the degradation of petroleum hydrocarbons in contaminated soils. However, factors influencing the kinetics of biodegradation are still not well known, especially in the unsaturated zone. To address these biodegradation questions in the unsaturated zone an innovative experimental set up based on a physical column model was developed. This experimental set up appeared to be an excellent tool for elaboration of a structured porous medium, with well defined porous network and adjusted water/oil saturations. Homogeneous repartition of both liquid phases (i. E. , aqueous and non aqueous) in the soil pores, which also contain air, was achieved using ceramic membranes placed at the bottom of the soil column. Reproducible interfaces (and connectivity) are developed between gas, and both non mobile water and NAPL phases, depending on the above-defined characteristics of the porous media and on the partial saturations of these three phases (NAPL, water and gas). A respirometric apparatus was coupled to the column. Such experimental set up have been validated with hexadecane in dilution in an HMN phase. This approach allowed detailed information concerning n-hexadecane biodegradation, in aerobic condition, through the profile of the oxygen consumption rate. We have taken benefit of this technique, varying experimental conditions, to determine the main parameters influencing the biodegradation kinetics and compositional evolution of hydrocarbons, under steady state unsaturated conditions and with respect to aerobic metabolism. Impacts of the nitrogen quantity and of three different grain sizes have been examined. Biodegradation of petroleum cut, as diesel cut and middle distillate without aromatic fraction, were also studied
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Delmas, Agnès. "Convection naturelle et forcée dans des systèmes mixtes milieu fluide, milieu poreux." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10542.
Full textAbstract:
On etudie les conditions dans lesquelles un ecoulement de convection peut penetrer un milieu poreux et les consequences que cette circulation engendre sur les transferts thermiques. Etude theorique a partir d'une approche de type couche limite. Mesure de la vitesse, des temperatures et des flux thermiques dans une cavite rectangulaire partiellement occupee par un isolant fibreux
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Stemmelen, Didier. "Ébullition en milieu poreux capillaire : modélisation et expérimentation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1991_STEMMELEN_D.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à la description de l'ébullition dans une couche poreuse horizontale initialement saturée par un fluide (eau). La face inferieure imperméable est chauffée à flux constant tandis que la face supérieure est refroidie à température constante et reste saturée par le fluide à pression atmosphérique. On examine d'abord les solutions en régime permanent de ce problème. L’influence de la conduction en zone diphasique, celle des pertes latérales de chaleur et celle de la prise en compte de gaz incondensable (air) contenu dans le milieu sont successivement analysées. On aborde ensuite l'aspect transitoire du phénomène dans le cas ou il n'existe pas de zone saturée de vapeur. Une modélisation numérique utilisant une discrétisation spatiale évolutive est développée. On mène parallèlement à la théorie une étude expérimentale en s'intéressant aux évolutions du champ de température et du champ d'humidité dans le milieu poreux. La mesure de la teneur en eau est réalisée par gammamétrie. On met finalement en évidence, expérimentalement, une instabilité périodique pour des flux de chaleur élevés. Les conditions nécessaires à l'apparition d'un tel phénomène sont examinées théoriquement
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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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Saad, Mazen. "Propriétés de quelques modèles d'écoulements en milieu poreux." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10630.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on etablit, tout d'abord, un resultat d'existence de solutions faibles pour un modele d'ecoulement triphasique incompressible en milieu poreux; ce modele se presente sous la forme d'un systeme parabolique degenere pour lequel nous degageons une condition suffisante qui assure l'existence d'au moins une solution. Nous proposons ensuite un algorithme numerique adapte a la simulation des ecoulements triphasiques a une phase compressible pour lequel nous donnons des proprietes partielles de stabilite. Dans la deuxieme partie de ce travail, on etablit l'existence d'ensembles inertiels de dimension fractale finie pour un modele de convection naturelle en milieu poreux
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Choquet, Catherine. "Analyse de modèles d'écoulements en milieu poreux hétérogène." Clermont-Ferrand 2, 2002. http://www.theses.fr/2002CLF21392.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude de quelques modèles d'écoulements de fluides miscibles et faiblement compressibles. Les problèmes considérés interviennent dans la modélisation de la contamination des nappes phréatiques par des espèces radioactives, ou de l'exploitation de réservoirs pétroliers. La modélisation des phénomènes conduit à l'étude de systèmes d'équations aux dérivées partielles de type parabolique. Plusieurs équations de type diffusion-convection, modélisant le transport de chaque espèce en solution, sont couplées à l'équation gouvernant le champ des vitesses de Darcy. A cela peut s'ajouter une équation régissant la diffusion de la chaleur. Ce mémoire comprend 3 parties distinctes : -Ecoulements de contaminants radioactifs en milieu poreux : nous donnons le système des équations aux dérivées partielles qui traduisent les lois de conservation de masse et d'énergie. Nous prenons en compte les mécanismes physico-chimiques les plus importants. Nous étudions ensuite l'existence de solutions dans différents cadres physiques ; -Homogénéisation d'écoulements tridimentionnels : l'objet de cette partie est la modélisation dans un milieu naturellement fracturé, ainsi que dans un milieu aux caractéristiques physiques fortement oscillantes ; -Modèles d'écoulements unidimensionnel : cette restriction de la dimension nous permet de traiter des termes non linéaires de couplage supplémentaires. Cette partie est constituée d'une étude d'homogénéisation, et de l'analyse mathématique d'un modèle dans lequel on néglige le terme de dispersion
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Tran, Dinh Hoang. "Caractérisation du milieu poreux : approches mécanique et acoustique." Le Havre, 2012. http://www.theses.fr/2012LEHA0001.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse concernent la caractérisation par les approches mécanique et acoustique de la filtration dans un milieu poreux saturé soumis à un écoulement d’une suspension de particules solides. Des injections en continu d’une suspension de particules de limon, à différentes concentrations, ont été réalisées au laboratoire, dans une cellule contenant le milieu poreux (billes de verre ou sable). La rétention des particules dans le milieu est déterminée à partir des courbes de restitution et les paramètres hydrodispersifs sont déduits en utilisant la solution analytique de l’équation de transport. Afin de caractériser le processus de filtration en profondeur du milieu poreux, une méthode acoustique est appliquée en utilisant des mesures ultrasonores (en transmission et en réflexion) à travers le milieu poreux avant et après l’injection. Une simulation numérique fondée sur la théorie de Biot-Stoll a été mise en œuvre dans le but d’ajuster les résultats expérimentaux. L’évolution des paramètres mécaniques et acoustiques du milieu en fonction de la fréquence utilisée et de la profondeur du milieu poreux est alors déterminée par inversionThe research performed in this thesis aims to study the characterization of the filtration of suspended particles through a saturated porous media using both acoustic and mechanical methods. The step input injections of suspended particles (silt) with different concentrations were carried out in the laboratory column filled with the porous media (glass beads or sand). The retention of the particles is derived from the breakthrough curves and the hydro-dispersive parameters are then deduced by the analytical solution of the advection-dispersion equation. In order to describe the phenomenon of deep filtration, an acoustic method is carried out by using the measurements of ultrasound transmission and reflection. A numerical simulation based on the Biot-Stoll theory is developed and the results are adjusted with the experimental data. The evolution of the mechanical and the acoustical parameters of the porous media with the frequency and the depth of the porous media are determined by an inverse method
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Jaffrennou-Laroche, Catherine. "Déplacements triphasiques en milieu poreux de mouillabilité hétérogène." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112290.
Full textAbstract:
La comprehension et la modelisation des ecoulements triphasiques en milieu poreux revet une grande importance pour l'industrie petroliere et parapetroliere car l'ecoulement simultane d'eau, d'huile et de gaz est a la base de nombreuses methodes de recuperation du petrole, en particulier celles liees a des injections de gaz. Des travaux theoriques et experimentaux anterieurs ont soulignes la necessite de prendre en compte de maniere rigoureuse les interactions entre fluides (etalement) et entre les fluides et la matrice solide (mouillabilite). Cette observation est confirmee par nos resultats theoriques, utilisant la theorie dlp, sur la stabilite et l'epaisseur des films d'huile statiques. Dans la plupart des travaux lies aux ecoulements triphasiques, la mouillabilite est supposee homogene et il existe peu d'etudes demontrant l'effet d'une mouillabilite heterogene sur une injection de gaz. Cette these a pour objectif de demontrer l'effet d'heterogeneites de mouillabilite de petite taille sur l'efficacite d'une injection de gaz, et de developper un outil afin de predire cet impact pour des motifs et une distribution spatiale variables. A cette fin, une etude experimentale en micromodele transparent a ete menee et un simulateur a ete developpe. Des experiences d'injection gaz en condition secondaire et tertiaire sont realisees pour differents motifs d'heterogeneites de mouillabilite, obtenus par desilanisation selective. Les sequences de deplacement sont filmees et les saturations des fluides sont mesurees par analyse d'image. La visualisation des mecanismes de deplacement en micromodele fournit les regles a incorporer dans le simulateur de type reseau. Le deplacement eau/huile correspond a un drainage ou a une imbibition suivant la mouillabilite locale, tandis que le deplacement triphasique est domine par des mecanismes de drainage. Dans le modele reseau, l'huile est supposee s'ecouler a travers des films mouillants dans les regions mouillables a l'huile et a travers des films d'etalement sur l'eau dans les regions mouillables a l'eau. L'effet des heterogeneites de mouillabilite sur : (1) les mecanismes de deplacement, (2) l'efficacite de balayage, et (3) la distribution des phases lors d'une injection de gaz triphasique est clairement demontre et correctement decrit par le simulateur reseau.
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Genot, Jean-Paul. "Nouvelles approches d'étude de l'hydrodynamique en milieu poreux." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL080N.
Full textAbstract:
Dans le but d'améliorer les performances des réacteurs lits fixes, en particulier des réacteurs trickle beds, ce travail de thèse vise à contrôler l'écoulement des fluides circulants dans ces installations. Deux approches très différentes de l'hydrodynamique dans ce type de milieux poreux ont été étudiées. Dans une première partie, la structure géométrique du lit fixe a servi de base à la construction d'un modèle d'écoulement interne de type réseau : les pores sont assimiles à des nœuds ou capacités, les gorges de pores ou interconnections sont assimilées à des branches, les résistances à l'écoulement leur étant attribuées aléatoirement à partir d'une loi statistique. Au vu d'un grand nombre d'échantillons de lits fixes recrées par ordinateur, il a été démontré l'existence d'une échelle de longueur intermédiaire destinée au développement d'un modèle macroscopique. Dans une seconde partie, l'écoulement au sein d'un milieu poreux a été comparé à l'écoulement périodique dans le temps entre deux cuves elliptiques confocales. À partir de l'expression analytique de l'écoulement de stokes au sein de ce système, un ensemble d'outils informatiques tridimensionnels a été développé afin de mettre en évidence et quantifier le caractère chaotique de l'écoulement, et de déterminer l'influence des divers paramètres principaux sur l'efficacité du mélange. Une analogie basée sur les distributions de temps de séjour entre système dynamique et lit fixe réel a pu être établie pour certaines configurations géométriques et certains protocoles de rotation.
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Zerhboub, Mohammed. "Instabilités hydrodynamiques lors d'écoulements polyphasiques en milieu poreux." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376193477.
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Canseco, Ruiz Vladimir Bertin Henri Omari Abdelaziz. "Transport de colloïdes en milieu poreux étude expérimentale /." S. l. : S. n, 2009. http://ori-oai.u-bordeaux1.fr/pdf/2009/CANSECO_VLADIMIR_2009.pdf.
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Canseco, Ruiz Vladimir. "Transport de colloïdes en milieu poreux : étude expérimentale." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13822/document.
Full textAbstract:
La thèse traite du transport de particules colloïdales en milieu poreux. L'influence des propriétés physico-chimiques et hydrodynamiques sur le dépôt et détachement de particules de latex a été étudiée en réalisant des expériences durant lesquelles des grandeurs macroscopiques (concentration dans les effluents, réduction de perméabilité) et microscopiques (variation de porosité par atténuation gamma) ont été mesuréesThis thesis deals with colloidal particle transport in porous media. The influence of physicochemical and hydrodynamic conditions on the deposition and detachment of latex particles was studied by performing a series of experiments during which macroscopic (effluent concentration, permeability reduction) and microscopic (porosity variation) properties were measured
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Riahi, Mohamed Hédi. "Identification de paramètres hydrogéologiques dans un milieu poreux." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066741/document.
Full textAbstract:
On identifie simultanément les coefficients d'emmagasinement et de transmissivité hydraulique dans un écoulement souterrain gouvernent par une équation parabolique linéaire. Ces deux paramètres sont supposés être des fonctions constantes par morceaux en espace. Les inconnues du problème sont non seulement les valeurs de ces coefficients mais aussi la géométrie des zones dans lesquelles ces coefficients sont constants. Le problème est formule comme la minimisation d'une fonction de moindres carres calculant la différence entre les mesures et les quantités correspondantes évaluées avec la valeur courante des paramètres. L'objectif principal de ce travail est la construction d'une technique de paramétrisation adaptative guidée par des indicateurs de raffinement. L'utilisation d'indicateurs de raffinement, nous permet de construisons la paramétrisation de façon itérative, on allant d'une paramétrisation à une seule zone à une paramétrisation avec m zones où m est une valeur optimale à identifier. Nous distinguons les cas ou les deux paramètres ont la même paramétrisation et le cas où les deux paramètres ont des paramétrisations différentes. Pour améliorer la résolution du problème inverse d'estimation de paramètres, nous incorporons des estimateurs d'erreurs a posterioriWe identify simultaneously storage and hydraulic transmissivity coefficients in groundwater flow governed by a linear parabolic equation. Both parameters are assumed to be functions piecewise constant in space. The unknowns are the coefficient values as well as the geometry of the zones where these coefficients are constant. This problem is formulated as minimizing a least-square function calculating the difference between measurements and the corresponding quantities computed with the current parameters values. The main point of this work is to construct an adaptative parameterization technique guided by refinement indicators. Using refinement indicators, we build the parameterization iteratively, going from a one zone parametrization to a parametrization with $m$ zones where $m$ is an optimal value to identify. We distinguish the cases where the two parameters have the same parameterization and different parameterizations.\\ To improve the resolution of the inverse problem, we incorporate a posteriori error estimations
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Grangeot, Gilbert. "Description des transferts de chaleur en milieu poreux." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376139103.
Full text
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Grangeot, Gilbert. "Description des transferts de chaleur en milieu poreux." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10640.
Full textAbstract:
Une analyse bibliographique generale du probleme est presentee. Un programme experimental mene sur un milieu poreux artificiel non consolide, en etroite interaction avec une etude theorique et numerique permet de preciser les conditions de validite de differents modeles de description des transferts
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Abbassi, Adil. "Etude mathématique et numérique d'un problème de propagation d'interface dans un milieu poreux." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2047.
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Holzhauer, Julia Edouarda. "Monitoring sismique et sismoélectrique d’un milieu poreux non-consolidé." Thesis, Pau, 2015. http://www.theses.fr/2015PAUU3017/document.
Full textAbstract:
La propagation sismique dans les milieux poreux est classiquement associée à des phénomènes de dispersion et d’atténuation des ondes sous l’effet des mouvements fluides. Dans certaines conditions, celle-ci peut également être associée à une conversion d’énergie sismique en énergie électromagnétique dite « sismoélectrique ». La théorie des phénomènes sismoélectriques combinant la théorie de l’électrocinétique à la poroélasticité de Biot, repose en grande partie sur les développements de Pride (1994). Sur la base de ces développements théoriques, Pride et Haartsen (1996) relient le champ électrique cosismique à l’accélération sismique qui le génère par une fonction de transfert. Nous proposons une étude quantitative des couplages sismoélectriques en vue de valider la théorie de Pride et sa généralisation en milieu non saturé. Dans ce but, nous avons développé une expérience en laboratoire sur un sable de quartz non-consolidé, menée dans la gamme du kilohertz sur la base d’un dispositif d’acquisition électrique modulable. Deux méthodes de traitement des signaux sont proposées, l’une temporelle, l’autre spectrale, permettant d’obtenir une analyse complète des vitesses de phase, atténuations et fonctions de transfert. Les expériences réalisées se sont focalisées sur l’étude du rôle de la conductivité du fluide et de la saturation en eau dans le phénomène sismoélectrique cosismique. Une étude time-lapse a ainsi pu être réalisée dans des situations de changements de salinité et de teneur en eau. Dans tous les contextes, l’étude quantitative des rapports d’amplitudes des champs sismoélectriques et sismiques E/ü montre une bonne corrélation avec les prédictions théoriques. Par ailleurs, l’étude des variations de saturation dans une gamme allant de la saturation résiduelle en eau (Sw = 0.3) à la saturation totale, montre que: i) les atténuations et fonctions de transfert ont des comportements reliés à la distribution des fluides qui influencent fortement les propriétés mécaniques du milieu ; ii) une inversion de polarité du champ sismoélectrique peut être observée dans le cas très particulier des milieux non consolidésSeismic propagation within porous media is usually associated with wave attenuation and dispersion phenomena related to fluid flow. Under certain circumstances, it may also be correlated to a conversion of seismic into electromagnetic energy known as “seismoelectric”. The understanding of seismoelectric phenomena, combining the theory of electrokinetic to Biot’s poroelasticity, relies mainly on the formulation by Pride (1994). On basis of these theoretical developments, Pride and Haartsen (1996) defined a transfer function expressing the link between the coseismic seismoelectric field and the seismic acceleration at its origin. We propose a quantitative analysis of coseismic seismoelectric couplings with the purpose of validating Pride’s theory and generalizing it to partially saturated media. With this aim in view we developed a laboratory experiment involving an adjustable device for electric acquisitions, conducted within the kilohertz range on unconsolidated quartz sand. Experimental data were subsequently processed in both time and frequency domains, enabling a full analysis that embraces phase velocities, attenuations and transfer functions. The conducted experiments focused on the impact of fluid conductivity and water saturation with regard to the coseismic seismoelectric phenomenon. Time-lapse monitoring were accordingly run under varying salinity or water content. In all scenarios, the quantitative analysis of the electric-to-seismic amplitude ratio E/ü appeared in good agreement with theoretical projections. Moreover, investigations of saturation variations, ranging from the residual water saturation (Sw = 0.3) to full saturation, showed that: i) the behavior of attenuations and transfer functions are directly related to fluid distribution, that greatly impacts the mechanical properties of the medium; ii) in the very peculiar case of unconsolidated media, polarity inversion of the coseismic seismoelectric field may be experienced
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Karrabi, Seyed Mohsen. "Couplage hydrodynamique - biofilm en milieu poreux : application aux biofiltres." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0012.
Full textAbstract:
Les biofiltres sont des milieux poreux saturés contenant un matériau support permettant la croissance d'une biomasse épuratrice sous forme de biofilm. La croissance du biofilm conduit à un colmatage progressif du biofiltre, entraînant des modifications de la structure interne du milieu poreux. Ceci entraine des variations de performances du bioréacteur. En vue de la compréhension et de l'optimisation de ces procédés, les couplages entre l'hydrodynamique et la croissance de la biomasse ont été étudiés expérimentalement dans cette thèse. Un pilote expérimental et des méthodes d'analyses originales ont ainsi été mis au point, permettant la reconstruction de l'historique du fonctionnement du système à partir de l'état stationnaire. Les résultats expérimentaux ont montré, entre autre, que la microstructuration jouait un rôle dans l'évolution de la perméabilité du milieu. Toutefois, des modèles de type Vandevivere permettent de s'affranchir de la connaissance complète de cette microstructure : testé dans un modèle 1D "simple", on montre qu'un tel modèle de perméabilité permet de rendre compte de manière satisfaisante des couplages et de prédire les mesures faites sur le piloteBiotilter are saturated porous media fi lied with a materiaL which allows biomass growth as a biotilm. This growth leads to a graduai clogging of the bioreactor, modification of its internai structure and loss of performances. '1'0 get a better understanding and optimize these processes, the coupling between hydrodynamic and biomass growth was studied du ring this thesis. An experimental setup was bui]d and an original data analysis methodology was deve]oped : in particular, a complete know]edge of the temporal behaviour of the bioreactor cou]d be reconstructed fl'om the steady state. Among ail the experimental results, it was shown that the biomass microstructuration played a great raIe in the permeabi]ity loss and that the Vandevivere model was the most adapted to account for the experimenta] results. The Vandevivere model was tested in a very simple 10 dimensional mode! to simulate the bioreactor. The numerical results proved to predict tàirly weil the experÎ"1nenta] data. This mode] paves the way for the design of efficient research and engineering too]s to account for these comp]ex multiphysic systems behaviour without a detailed knowledge of the biomass structuration at the pore scale
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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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Rotureau, Patricia. "Etude de la radiolyse de l'eau en milieu poreux." Evry-Val d'Essonne, 2004. http://www.theses.fr/2004EVRY0013.
Full textAbstract:
La compréhension du dégagement de l'hydrogène issu de la radiolyse de l'eau présente dans les pores de matrices cimentaires est importante dans la perspective de l'entreposage des déchets radioactifs. Pour décrire les mécanismes de la radiolyse de l'eau dans ces systèmes hétérogènes poreux, nous avons étudié le comportement sous irradiation g de l'eau contenue dans des matériaux poreux modèles à base de silice, des verres de type Vycor ayant des pores de 8 à 300 nm de diamètre et des silices mésoporeuses de type MCM-41. Les rendements radiolytiques des radicaux hydroxyles, de l'électron hydraté ainsi que du dihydrogène ont été déterminés en fonction de la taille des pores des matériaux. L'amplification de ces rendements radiolytiques par rapport à ceux de l'eau libre a permis de mettre en évidence un transfert de charge de la silice vers l'eau confinée. Les cinétiques de réaction de l'électron hydraté en milieu poreux mesurées par radiolyse pulsée ne sont par contre pas modifiéesThe understanding of the production of H2 in the radiolysis of water confined into pores of concrete is importante for the disposal of radioactive waste. In order to describe the mecanisms of water radiolysis in such heterogeneous porous systems we have studied the behaviour under gamma radiation of water confined in porous silica glasses with pores going from 8 to 300 nm of diameter and mesoporous molecular sieves (MCM-41). The radiolytic yields of hydroxyl radicals, hydrated electron and dihydrogen, have been determined with respect to the pore size of materials. The increase of these radiolytic yields compared to those of free water allowed us to show a charge transfer from silica to confined water. On the other hand the kinetics of hydrated electron reactions measured by pulse radiolysis are not modified
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Néel, Marie-Christine. "Bifurcation associée à la convection en milieu poreux inhomogène." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30190.
Full textAbstract:
Des donnees heterogenes, meme faiblement, peuvent modifier la bifurcation qui decrit l'apparition de la convection dans un milieu poreux isotrope sature. Elles deplacent la solution de conduction des equations de darcy et de la chaleur vers un ecoulement stationnaire capable de rester stable lorsque le nombre de rayleigh de filtration depasse sa valeur critique. L'heterogeneite des conditions aux limites et des proprietes physiques du milieu est supposee petite. Les configurations stationnaires dependent du spectre de l'operateur obtenu en linearisant le probleme homogene autour de l'etat de conduction. Les dimensions de la couche, parallelepipedique, determinent ce spectre, continu si certains bords lateraux sont a l'infini. Si le domaine de l'ecoulement est borne, des coefficients decrivent le couplage entre certaines positions d'equilibre du cas uniforme et l'heterogeneite. Leurs valeurs determinent les circonstances dans lesquelles la configuration imposee par cette derniere reste stable au-dessus du nombre de rayleigh critique. L'evolution du systeme est alors qualitativement differente de ce qu'on observe dans le cas homogene. Pour un domaine non borne, les configurations independantes du temps verifient une equation aux derivees partielles qui se reduit a une equation differentielle ordinaire ressemblant au modele de landau. L'ensemble de ses solutions est plus pauvre que dans le cas homogene, et on y retrouve des comportements observes experimentalement
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Laquerie, Nathalie. "Simulation numérique d'un écoulement diphasique multicomposant en milieu poreux." Bordeaux 1, 1997. http://www.theses.fr/1997BOR10526.
Full textAbstract:
Le but de la thèse est de simuler le lessivage par injection d'eau d'un aquifère pollué par un hydrocarbure. L'accent est mis sur la modélisation où l'on prend en compte de façon explicite les échanges entre les phases, sans faire l'hypothèse d'équilibre local. Ce modèle nous a conduit à étudier un système de convection-diffusion-réaction dans lequel les temps caractéristiques régissant les divers mécanismes mis en jeu sont très différents. Dans un premier temps, nous avons fait l'étude monodimensionnelle, afin de cerner les principales difficultés : non linéarité, dégénérescence, caractère hyperbolique des équations. Afin de traiter aussi précisément que possible ces trois phénomènes, un schéma basé sur la méthode des pas fractionnaires est mis en place. Pour résoudre la partie convection, nous avons utilisé les schémas de Roe et de Harten, puis un schéma basé sur la méthode MUSCL introduite par Van Leer. La partie diffusion est traitée de manière semi-implicite par un schéma aux différences finies centrées. La partie réaction se ramène à l'étude d'un système d'équations différentielles ordinaires, qui est traité de façon semi-implicite. Dans ces deux dernières parties, les non-linéarités sont résolues à l'aide de la méthode de Newton. Ensuite, le schéma proposé est étendu à la dimension deux. On présente quelques tests numériques pour prouver la faisabilité de la méthode
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Karimi, Fard Mohammad. "Instabilités thermosolutales en milieu poreux dans des cavités rectangulaires." Toulouse 3, 1998. http://www.theses.fr/1998TOU30291.
Full textAbstract:
Dans ce memoire, nous presentons une etude analytique et numerique de la convection thermosolutale en milieu poreux. La geometrie consideree est une cavite rectangulaire inclinee, remplie d'un milieu poreux homogene et saturee par un fluide binaire. Cette cavite est soumise a un gradient de temperature et de concentration. Lorsque les forces de volume d'origine thermique et solutale sont de meme intensite mais de sens oppose le regime de double-diffusion pure est une solution du probleme. Dans un premier temps on etudie la stabilite lineaire de cette solution afin de determiner le nombre de rayleigh critique correspondant a la naissance de la convection. En fonction des parametres adimensionnels du probleme l'ecoulement apres le point de bifurcation peut etre stationnaire (solution issue d'une bifurcation transcritique ou fourche) ou instationnaire oscillant (solution issue d'une bifurcation de hopf). Les domaines d'existence de chaque type de bifurcation sont determines en fonction des parametres adimensionnels du probleme. Ces resultats sont ensuite confirmes par la resolution numerique des equations bidimensionnelles non-lineaires regissant le probleme. On a ainsi pu observer la naissance de la convection (stationnaire ou instationnaire) aux nombres de rayleigh critiques predits par l'etude de stabilite lineaire. De plus, cette etude numerique est etendue au domaine non-lineaire et des diagrammes representant des branches de solutions stables sont traces en fonction du nombre de rayleigh. On a mis en evidence l'existence de solutions sous-critiques ainsi que des solutions multiples pour un meme ensemble de parametres. Des simulations numeriques sont egalement effectuees dans une configuration 3d (cube). Les solutions 2d stationnaires restent stables dans une configuration 3d. Par contre lorsque les parametres choisis conduisent a une bifurcation de hopf des structures oscillantes 3d sont observees.
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Fahs, Marwan. "Modélisation du transport réactif multicomposants en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2007/FAHS_Marwan_2007.pdf.
Full textAbstract:
La modélisation du transport réactif se fait séquentiellement avec l’approche de séparation d’opérateur (OS) ou bien simultanément avec l’approche globale (GA). Les premiers travaux de modélisation de transport réactif ont montré la supériorité de (OS) par rapport à (GA). Des travaux récents ont cependant mis en évidence la faiblesse de OS dans certaines configurations. Dans la première partie de ce travail nous avons étudié les approches (OS) et (GA) dans différentes configurations chimie-transport. Afin d’éviter l’inconvénient majeur de (GA), à savoir son coût élevé en temps de calcul, on a développé un nouveau modèle de calcul robuste et efficace. Les résultats qu’on a obtenus montrent qu’avec ce modèle, (GA) devient plus efficace et plus précise que (OS). Cet avantage devient prononcé dans le cas d’une chimie complexe avec des réactions de sorption et/ou de précipitation/dissolution. La deuxième partie de ce travail s’intéresse au développement des schémas numériques pour la modélisation du transport réactif. La plupart des modèles existants utilisent des méthodes Eulériennes qui imposent des discrétisations très fines en espace et en temps et par conséquent des temps de calculs prohibitifs. Afin de remédier à ce problème on a utilisé la méthode ELLAM. L’objectif de ce travail est de développer les potentialités des méthodes ELLAM pour résoudre le problème du transport réactif. Une première étape consiste à combiner les ELLAM avec OS et GA. Les résultats obtenus montrent que pour les réactions cinétiques OS_ELLAM est la plus efficace. Cependant, pour les réactions à l’équilibre, ELLAM_GA devient préférable. La deuxième étape est l’amélioration des ELLAM afin d’éviter le problème de diffusion numérique. On a donc développé une nouvelle formulation des ELLAM. Cette formulation a été testée pour le transport linéaire et non linéaire. Les résultats montrent que notre nouvelle approche n’est pas sensible au pas de temps et évite toute diffusion numériqueThe modeling of reactive transport is done sequentially with the operator splitting approach or simultaneously with the global approach. The first work in reactive transport showed the superiority of (OS) compared to (GA). However, recent work highlighted the OS weakness in certain configurations. In the first part of this work we studied the tow approaches (OS) and (GA) for various configurations of chemistry-transport. In order to avoid the major disadvantage of (GA), who is the high cost in CPU time, we developed a new efficient and robust model. The obtained results show that, with this model, (GA) becomes more efficient and more precise than (OS). This advantage becomes more important in the case of complex chemistry with sorption and precipitation/dissolution reactions. The second part of this work is interested to the development of numerical schemes for modeling reactive transport. In fact, the majority of the existing models use Eulerian methods for the transport equations. These methods require a very fine space and time discretization and consequently a prohibitory CPU times. In order to solve this problem, we use in this work the Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method (ELLAM). The objective of this work is to develop the potentialities of ELLAM to solve the reactive transport problem. The first step of this part consists in combining the ELLAM with OS and GA. The obtained results show that for kinetic reactions, OS_ELLAM is more efficient than GA_ELLAM. However, for the equilibrium reactions, ELLAM_GA becomes preferable. The second step is the improvement of the ELLAM in order to avoid the numerical diffusion problem. A new formulation of ELLAM is developed. This formulation was tested for linear and nonlinear transport. The result shows that our new approach is less sensitive to the time step and avoids any numerical diffusion
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Guérin, Valérie. "Réactivité biophysicochimique d'un micropolluant organomercuriel en milieu poreux saturé." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL074N.
Full textAbstract:
Afin d'étudier les mécanismes élémentaires (physiques, chimiques et biologiques) responsables du transport de polluant en milieu poreux saturé, une démarche expérimentale a été mise en place. Notre étude porte sur un dérivé mercuriel le phényl acétate de mercure (PMA), transitant dans un milieu poreux majoritairement siliceux avec intervention d'une souche de pseudomonas fluorescens. Des essais batch (conditions statiques) permettent l'identification des mécanismes élémentaires. Les essais en colonne (conditions dynamiques) mettent en évidence les limitations de ces mécanismes élémentaires. La conduite d'essais expérimentaux en laboratoire et donc en conditions parfaitement contrôlées, permet d'évaluer le rôle et l'influence des caractéristiques du milieu pris séparément. Le but étant d'évaluer lors du transport d'un polluant en milieu poreux saturé, la part fixée à la phase solide (remobilisable ou non), la part fixée ou dégradée par les bactéries, en prenant en compte la fixité ou la mobilité de la phase bactérienne. Tout ceci en considérant l'influence de la vitesse d'écoulement, de la température, de la composition du milieu poreux et de la phase circulante. Parallèlement au travail expérimental, un code de calcul prenant en compte les phénomènes d'advection-dispersion mais également les réactions biophysicochimiques a été utilisé afin de simuler les résultats obtenus.
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Benioug, Marbe. "Étude numérique de la croissance microbienne en milieu poreux." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0104/document.
Full textAbstract:
L’évolution d’une phase microbienne au sein d’un milieu poreux est un processus complexe de par la prise en compte des effets de croissance (ou de mortalité) et d’étalement de la phase cellulaire. D’autres processus tels que l’arrachement d’une partie du biofilm ou l’attachement-détachement de cellules mobiles depuis la phase fluide peuvent aussi contribuer à la variation du volume de biofilm présent. Une meilleure compréhension des interactions mis en jeu entre les processus de croissance de biofilm, du transport de soluté et de l’écoulement et une modélisation rigoureuse de ce processus de croissance à l’échelle microscopique est un enjeu essentiel à une prédiction plus fine du devenir des polluants dans les sols. L’évolution temporelle d’un milieu poreux sous l’effet de l’activité biologique constitue toutefois à l’heure actuelle un défi scientifique majeur d’un point de vue de la modélisation numérique. Les variations locales de la géométrie du domaine (bio-obstruction des pores) induisent en effet une chenalisation de l’écoulement et du transport qui va évoluer au cours du temps. Si différentes méthodes numériques – lagrangiennes ou eulériennes – ont été développées (méthode de capture du front, méthode d’interface diffuse de type « Level Set » ou « Volume Of Fluid »), elles restent souvent peu adaptées à des modélisations 3D à l’échelle du pore (temps de calcul, remaillage parfois nécessaire, problème de gain ou de perte de masse). Nous combinons ici une méthode IBM (Immersed Boundary Method) à une méthode LBM (Lattice Boltzman Method) pour le calcul de l’écoulement en 3D tandis qu’une approche de type VOF (Volume of Fluid) ou par reconstruction d’interface couplée à une discrétisation en Volume Finis est utilisée pour le transport des espèces chimiques. L’intérêt ici de la méthode IB-LBM est de pouvoir bénéficier de la précision de la formulation Lattice- Boltzmann tout en travaillant sur un maillage fixe, un terme correcteur venant modifier la vitesse au voisinage des interfaces mobiles. Le modèle d’écoulement-transport en milieu poreux évolutif développé est ensuite couplé à un modèle d’automate cellulaire prenant en compte les processus d’attachement-détachement. Le modèle est comparé à des benchmarks numériques et utilisé pour étudier les différents régimes de croissance du biofilm en fonction des conditions hydrodynamiques. Dans le dernier chapitre, ce modèle est étendu à la prise en compte d’une phase non-miscible afin d’étudier l’impact des processus de biodégradation sur la dissolution d’une phase polluante piégé. On se limite aux conditions où le NAPL est à saturation résiduelle. L’influence de la production de biosurfactant sur la solubilité du polluant ainsi que la toxicité de celui-ci sur la cinétique de croissance des bactéries est prise en compte. Plusieurs résultats numériques sont présentés afin d’illustrer l’influence des différents paramètres hydrodynamiques sur la dissolution du NAPLMathematical modeling of transport in porous media of organic chemical species in the presence of a bacterial population growing in the form of biofilms is an important area of research for environmental and industrial applications such as the treatment and the remediation of groundwater contaminated by organic pollutants. Biofilms, which are composed of bacteria and extracellular organic substances, grow on the pore-walls of the porous medium. Biodegradable organic solutes are converted into biomass or other organic compounds by the bacterial metabolism. This evolution of the microbial biomass phase within the porous medium is a complex process due mainly to growth (or decay) and spatial spreading of the cellular phase. Processes such as biofilm sloughing and attachment (or detachment) of cells from the fluid phase may also contribute to the biofilm volume variation. In this context, the aim of the thesis is to focus on the mechanisms that control the development of biofilms in porous media and its impact on the hydrodynamic properties of the porous matrix. The objective of this work is to model this pore-scale phenomenon of biofilm growth by integrating the various mechanisms which favor the bacterial development (bacterial proliferation, assimilation of nutrients to synthesize new cellular materials, attachment of cells) or, conversely, which are responsible for slowing down (e.g., detachment of cells, toxicity). An IB-LB model is developed for flow calculation and non-boundary conforming finite volume methods (volume of fluid and reconstruction methods) are used for reactive solute transport. A sophisticated cellular automaton model is developed to describe the spatial distribution of bacteria. Several numerical simulations have been performed on complex porous media and a quantitative diagram representing the transitions between the different biofilm growth patterns was proposed. Finally, the bioenhanced dissolution of NAPL in the presence of biofilms was simulated at the pore scale. The impact of biosurfactants and NAPL toxicity on bacterial growth has been investigated
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Fahs, Marwan Ackerer Philippe. "Modélisation du transport réactif multicomposants en milieu poreux saturé." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1160/01/FAHS_Marwan_2007.pdf.
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Paiola, Johan. "Écoulement d'un fluide à seuil dans un milieu poreux." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS031/document.
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Solides élastiques au repos, les fluides à seuil s’écoulent comme un liquide au-delà d’une certaine contrainte. Plusieurs applications industrielles concernent l’écoulement de ces fluides dans des milieux poreux. On peut citer par exemple les émulsions dans le processus de récupération du pétrole, les opérations de cimentation dans le sol, ou le nettoyage d’un sol contaminé par une boue. Pour ces applications, il est nécessaire de connaitre la pression nécessaire pour un débit voulu à la sortie du milieu poreux. Dans de tels cas, l’écoulement est perturbé par la complexité de la géométrie. Les modèles développés pour décrire la loi de Darcy supposent une loi rhéologique appliquée localement, mais ces modèles décrivent mal ce type d’écoulement. De plus, des effets complexes peuvent s’ajouter comme le glissement à la paroi ou la thixotropie. Dans cette thèse, nous étudions l’écoulement de carbopol (ETD 2050) à travers différentes géométries. Tout d’abord au rhéomètre, nous montrons que le fluide, sous certaines conditions, correspond bien à un fluide à seuil modèle. Nous démontrons que le protocole expérimental utilisé est très important et qu’un comportement thixotropique peut apparaitre s’il n’est pas respecté. Ce comportement apparait notamment lorsque le fluide reste sous le seuil, l’impact augmentant avec le temps d’attente. Ensuite, nous comparons la loi d’écoulement obtenue au rhéomètre à l’écoulement dans un canal droit obtenu par microfabrication. Nous montrons alors l’importance du glissement proche du seuil et ses conséquences sur la loi d’écoulement. Enfin nous étudions l’écoulement du carbopol dans un milieu poreux. Le milieu poreux de 5x5cm est obtenu par microfabrication. La largeur moyenne des canaux est égale à celle du canal droit. Nous avons développé une nouvelle méthode de mesure des champs de vitesse. Nous montrons l’apparition d’une chenalisation de l’écoulement à travers quelques canaux du milieu poreux. Nous comparons ensuite la loi d’écoulement du milieu poreux à celle obtenue dans le canal droit. On remarque que la vitesse d’écoulement est plus faible dans le milieu poreux que dans le canal droitElastic solids at rest, yield stress fluids flow like a liquid beyond a certain stress. Many industrial applications required the flow of these fluids in porous media, for example: the emulsion flow in oil recovery processes, the cementing operations in the ground, or the cleaning of sludge in a contaminated soil. For many applications, it could be interesting to know the pressure required for a desired flow rate. In such cases, the flow behavior of the fluid is complicated by the complexity of the geometry. The models developed to describe Darcy's law assume a rheological law applied locally, but these models poorly describe this type of flow. Furthermore, complex effects can be added like the wall slip or the thixotropy. In this thesis, we study the flow of carbopol (ETD 2050) through different geometries. First we show that the fluid, for some conditions, corresponds to model yield stress fluids. The experimental protocol used is very important and a thixotropic behavior can appear if it is not respected. This behavior appears especially when the fluid remains below the yield stress, the impact increases with the waiting time. We then compare the flow law obtained by rheometer in a straight channel obtained by microfabrication. We show the importance of the wall slip near the yield stress and the impact on the flow law. Finally, using a new method to measure the velocity fields developed during this thesis, we study the flow of carbopol in a porous medium. This porous medium of 5x5cm is obtained by microfabrication. The mean width of the channels is equivalent to the one of the straight channel. We show the emergence of a channeling flow through some channels of the porous medium. We then compare the flow law of the porous medium to the one obtained in the straight channel. It can be observed that the flow rate is lower in the porous medium than in the straight channel
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Esnault, Olivier. "Sur un modèle de combustion en milieu désordonné." Phd thesis, Poitiers, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258217.
Full textAbstract:
La propagation d'une flamme dans un milieu réactif désordonné met en jeu des disparités d'échelles de longueur si importantes que l'étude en est inaccessible sans un effort important de modélisation. Cette thèse s'appuie sur le fait qu'un tel cadre est propice à l'emploi du concept de percolation, par le biais duquel on modélise les amas que forment les régions inflammables du milieu. On se restreint à la combustion d'un réactif solide, et à une forme de désordre telle que le milieu présente des chemins (ou canaux) privilégiés pour la propagation d'une flamme. Des modèles théoriques pour l'étude d'une flamme initiée au sein d'un canal unique sont d'abord considérés. Ils mettent à jour une extinction lorsque le canal est trop étroit et fournissent des relations entre célérité de flamme et largeur du canal. Leurs conclusions sont validées par similations numériques directes. Ces résultats sont alors utilisés pour établir et exploiter un modèle dérivé de la percolation de lien, étudié d'un point de vue dynamique pour caractériser la propagation à grande échelle d'une flamme dans le milieu. Diverses lois d'échelle sont ainsi mises en évidence.