Dissertations / Theses: 'Imbibition'

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Pashayev, Orkhan H. "Imbibition assisted oil recovery." Texas A&M University, 2004. http://hdl.handle.net/1969.1/1107.

Abstract:

Imbibition describes the rate of mass transfer between the rock and the fractures. Therefore, understanding the imbibition process and the key parameters that control the imbibition process is crucial. Capillary imbibition experiments usually take a long time, especially when we need to vary some parameters to investigate their effects. Therefore, this research presented the numerical studies with the matrix block surrounded by the wetting phase for better understanding the characteristic of spontaneous imbibition, and also evaluated dimensionless time for validating the scheme of upscaling laboratory imbibition experiments to field dimensions. Numerous parametric studies have been performed within the scope of this research. The results were analyzed in detail to investigate oil recovery during spontaneous imbibition with different types of boundary conditions. The results of these studies have been upscaled to the field dimensions. The validity of the new definition of characteristic length used in the modified scaling group has been evaluated. The new scaling group used to correlate simulation results has been compared to the early upscaling technique. The research revealed the individual effects of various parameters on imbibition oil recovery. Also, the study showed that the characteristic length and the new scaling technique significantly improved upscaling correlations.

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Odier, Céleste. "Imbibition forcée en milieu poreux." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN056/document.

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Abstract:

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 capillaire Understanding 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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Debacker, Alban. "Imbibition et dispersion d'un agrégat sous écoulement." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE036/document.

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Abstract:

Le BUT de ma thèse est d’étudier les mécanismes fondamentaux du mélange d’une poudre avec un liquide : Au début du mélange, la poudre et le liquide sont versés dans le mélangeur, des agrégats de poudre communément appelés grumeaux se forment. Ensuite chaque agrégat va évoluer par l’action de plusieurs phénomènes : l’imbibition, phénomène spontané qui désigne l’infiltration d’un liquide dans un milieu poreux par capillarité ; et le phénomène forcé de rupture sous contraintes d’écoulement. A l’état final la poudre est dispersée finement et de façon homogène dans le liquide. Ma thèse est alors structurée en deux parties : l’étude de la cinétique d’imbibition d’un agrégat sphérique immergé ; et l’étude de la rupture d’un agrégat sous contrainte extérieure. La REUSSITE de l’étude provient des expériences approfondies: de la création d’un nouveau procédé de fabrication d’un agrégat grâce à l’impression 3D, jusqu’à la détermination de lois empiriques de nouveaux phénomènes mis en évidence The GOAL of my PhD is to study the fundamental mechanisms of mixing a powder with a liquid. The mix of focus proceeds as follows:At start, as the powder and the liquid are filled in the mixer, powder aggregates form.Then each powder aggregate evolves under the influence of several phenomena: imbibition, spontaneous phenomenon corresponding to the infiltration of a liquid inside a porous medium by capillarity; and the forced phenomenon of rupture under flow. At last the powder is finely and homogeneously dispersed in the liquid. My PhD is thus organized in two parts: the study of the imbibitions kinetics of a spherical aggregate, and the study of the rupture of an aggregate under flow.The SUCCESS of the study relies on the thorough experiments: from creating a new aggregate manufacturing process using 3D printing, to determining empirical laws corresponding to new phenomena

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Liberman, Tom. "Capillarity and liquid imbibition in granular solids." Thesis, McGill University, 1989. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=59594.

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Abstract:

The imbibition of hexane, ethanol, and aqueous solutions of ethanol into packed beds of granular solids was studied at 25$ sp circ$C by measuring the time variation of the weight of the beds. The increase in weight was converted to meniscus height using the measured bed void fraction and the density of the liquid. The packed beds consisted of either glass beads or sand which were treated with trimethylchlorosilane (Si(CH$ sb3$)$ sb3$Cl) to provide a consistent surface. The contact angles of the liquids were measured directly on flat glass plates which had received the same chemical treatment as the granular solids. Twenty-four sets of imbibition data were obtained. The meniscus height-time data were correlated by a modified form of the Washburn equation, called the GW model. It provided excellent correlation of all experimental imbibition data with a minimum R$ sp2$ of 0.981. The best value of the adjustable parameter in the GW model, $ beta$, was 0.93, with a standard deviation of 0.36. Although some literature sources suggest values of $ beta$ of 3 to 6 on theoretical grounds, the value of 0.93 fits literature imbibition data.

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Behbahani, Hassan Shokrollah-Zadeh. "Analysis, scaling and simulation of counter-current imbibition." Thesis, Imperial College London, 2004. http://hdl.handle.net/10044/1/11474.

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Roychaudhuri, Basabdatta. "Spontaneous Countercurrent and Forced Imbibition in Gas Shales." Thesis, University of Southern California, 2018. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10635652.

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Abstract:

In this study, imbibition experiments are used to explain the significant fluid loss, often more than 70%, of injected water during well stimulation and flowback in the context of natural gas production from shale formations. Samples from a 180 ft. long section of a vertical well were studied via spontaneous and forced imbibition experiments, at lab-scale, on small samples with characteristic dimensions of a few cm; in order to quantify the water imbibed by the complex multi-porosity shale system. The imbibition process is, typically, characterized by a distinct transition from an initial linear rate (vs. square root of time) to a much slower imbibition rate at later times. These observations along with contact angle measurements provide an insight into the wettability characteristics of the shale surface. Using these observations, together with an assumed geometry of the fracture system, has made it possible to estimate the distance travelled by the injected water into the formation at field scale. Shale characterization experiments including permeability measurements, total organic carbon (TOC) analysis, pore size distribution (PSD) and contact angle measurements were also performed and were combined with XRD measurements in order to better understand the mass transfer properties of shale. The experimental permeabilities measured in the direction along the bedding plane (10 –1–10–2 mD) and in the vertical direction (~10–4 mD) are orders of magnitude higher than the matrix permeabilities of these shale sample (10–5 to 10 –8 mD). This implies that the fastest flow in a formation is likely to occur in the horizontal direction, and indicates that the flow of fluids through the formation occurs predominantly through the fracture and micro-fracture network, and hence that these are the main conduits for gas recovery. The permeability differences among samples from various depths can be attributed to different organic matter content and mineralogical characteristics, likely attributed to varying depositional environments. The study of these properties can help ascertain the ideal depth for well placement and perforation. Forced imbibition experiments have been carried out to better understand the phenomena that take place during well stimulation under realistic reservoir conditions. Imbibition experiments have been performed with real and simulated frac fluids, including deionized (DI) water, to establish a baseline, in order to study the impact on imbibition rates resulting from the presence of ions/additives in the imbibing fluid. Ion interactions with shales are studied using ion chromatography (IC) to ascertain their effect on imbibition induced porosity and permeability change of the samples. It has been found that divalent cations such as calcium and anions such as sulfates (for concentrations in excess of 600 ppm) can significantly reduce the permeability of the samples. It is concluded, therefore, that their presence in stimulating fluids can affect the capillarity and fluid flow after stimulation. We have also studied the impact of using fluoro-surfactant additives during spontaneous and forced imbibition experiments. A number of these additives have been shown to increase the measured contact angles of the shale samples and the fluid recovery from them, thus making them an ideal candidate for additives to use. Their interactions with the shale are further characterized using the Dynamic Light Scattering (DLS) technique in order to measure their hydrodynamic radius to compare it with the pore size of the shale sample.

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Oko, Asaf. "Spontaneous imbibition and colloidal aspects of inkjet printing." Doctoral thesis, KTH, Yt- och korrosionsvetenskap, 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-152904.

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Abstract:

Water-based inkjet is one of the most abundant and versatile digital printing technologies. The subject of this thesis work is processes that take place once an inkjet drop lands on the surface of a porous printing media, with focus on liquid penetration due to capillary action (spontaneous imbibition) and aggregation of ink components. Knowing the details of these two sub-processes would allow optimization of printing processes as well as prediction of the final print result, based on material properties. The dynamics of drops as they land on different surfaces is captured at adequate time and length-scales by an optical imaging system coupled to an inkjet dispensing unit. The evaporation rate of drops is quantified and distinguished from imbibition, and their spreading behavior on porous substrates is characterized. A set of paper grades is used as examples to conclude that the events are captured accurately. Scaling laws for imbibition are derived from Darcy’s law for liquid flow through dimensional analysis and it is shown that the imbibition rate of drops is related to dimensionless volume and time groups, defined by the volume of the drop, porosity and permeability of the substrate, viscosity of the liquid and the Laplace capillary pressure that drives the imbibition. The approach is applied for two types of systems, one that includes simple liquids imbibing homogeneous and isotropic porous glass and the other that includes complex liquids imbibing heterogeneous and anisotropic paper. The addition of simple divalent salts to the paper surface is widely used to increase the print quality of water-based pigmented inkjet inks. Salt ions quickly diffuse into the inkjet droplets as they land on the paper and cause the ink to aggregate. This effect leads to the accumulation of colorant-pigments close to, or even on, the surface of the paper. Two salts, CaCl2 and MgCl2, are used to aggregate inkjet inks and their components. The interactions between the aggregated compounds are investigated by a set of experimental measurements that include sedimentation, confocal Raman microscopy, turbidity, rheology and electrophoretic mobility. It is concluded that the salt induced aggregation is led by a non-color polymeric ink component used as a pigment dispersant, and that CaCl2 induces stronger interactions between polymeric carboxylate groups compared to MgCl2. This ion specific effect cannot be explained by the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) theory for electrostatic interaction in colloidal systems. QC 20141002

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Huapaya, Lopez Christian A. "The imbibition process of waterflooding in naturally fractured reservoirs." Texas A&M University, 2003. http://hdl.handle.net/1969.1/1632.

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Abstract:

This thesis presents procedures to properly simulate naturally fractured reservoirs using dual-porosity models. The main objectives of this work are to: (1) determine if the spontaneous imbibition can be simulated using a two phase CMG simulator and validate it with laboratory experiments in the literature; (2) study the effect of countercurrent imbibition in field scale applications; and (3) develop procedures for using the dual-porosity to simulate fluid displacement in a naturally fractured reservoir. Reservoir simulation techniques, analytical solutions and numerical simulation for a two phase single and dual-porosity are used to achieve our objectives. Analysis of a single matrix block with an injector and a producer well connected by a single fracture is analyzed and compared with both two phase single and dual-porosity models. Procedures for obtaining reliable results when modeling a naturally fractured reservoir with a two phase dual-porosity model are presented and analyzed.

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Nguyen, Viet Hoai Petroleum Engineering Faculty of Engineering UNSW. "A dynamic network model for imbibition and film flow." Awarded by:University of New South Wales. Petroleum Engineering, 2006. http://handle.unsw.edu.au/1959.4/25495.

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Abstract:

This thesis describes a new dynamic network model for imbibition which is based on a physically realistic description of the complex dynamics of corner film flow, swelling and snap-off. The model shows that film flow is a capillary driven non-linear diffusive process and that the competition between snapoff and frontal displacements is rate dependent and results in rate dependent relative permeabilities and residual saturations. In contrast to previously published models in which length scales for snap-off are either specified a priori or calculated assuming steady-state film flow and constant film conductivities, in the present model, snap-off arises as a natural consequence of the fully transient nature of film flow and swelling. The network model is used to analyse the complex interaction between displacement rate, contact angle, aspect ratio and pore and throat shape on relative permeability and residual saturation. Computed relative permeabilities and residual saturations are compared with laboratory measurements reported in the literature. It is concluded that the magnitude of the rate effect on imbibition relative permeabilities and residual saturations for a particular rock microstructure and wettability condition depends largely on the pore-throat aspect ratio. Higher aspect ratios result in stronger rate effects than do smaller aspect ratios.

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Tong, Zhengxin. "Oil recovery by spontaneous imbibition from mixed-wet rocks." Laramie, Wyo. : University of Wyoming, 2005. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=888851021&sid=2&Fmt=2&clientId=18949&RQT=309&VName=PQD.

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Lerouge, Thibault. "Transferts (imbibition, séchage) dans des matériaux bi-poreux multifonctionnels." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2081.

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Abstract:

La plupart des matériaux de construction à structure multi-échelle, comme le bois, le béton de chanvre ou le torchis, présentent des propriétés de contrôle de l’humidité remarquables. Pour mieux en comprendre l’origine, nous étudions les propriétés de transfert de systèmes biporeux modèles basés sur des matériaux polymères conçus par l’approche à double agent porogène avec, dans la matrice de petits pores (SP), différentes morphologies de pores larges (LP) : cubiques ou sphériques, dispersés, ou connectés par des constrictions abruptes ou plus lisses, et avec un contrôle de la mouillabilité. Deux catégories de structures biporeuses sont identifiées, présentant des propriétés très différentes. Tout d’abord, lorsque les pores larges sont dispersés au sein de la matrice SP, le liquide envahit la matrice microporeuse et contourne les inclusions, emprisonnant des poches d’air. Quel que soit la fraction volumique des LP, l’imbibition est très bien décrite avec différents fluides par la théorie usuelle de Washburn dans la matrice SP. D’autre part, quand les pores larges constituent un réseau continu, la dynamique d’imbibition est déterminée par la compétition et les interactions entre les deux réseaux poreux (matrice microporeuse et réseau connecté de macropores). Si l’ascension capillaire au sein du réseau macroporeux est rapide (connexions douces entre LP), elle gouverne la dynamique d’imbibition dans le matériau biporeux, et le liquide peut ensuite être drainé vers la matrice microporeuse proche. En revanche, si l’imbibition est lente dans le réseau macroporeux (constrictions abruptes entre LP), alors la matrice de micropores contrôle la dynamique d’imbibition, pouvant même l’accélérer par un effet de synergie entre les réseaux poreux, visible avec l’apparition de deux fronts capillaires.Le séchage des matériaux biporeux saturés est étudié par relaxation RMN 1H et suivi visuel de contraction. Nous montrons alors que les mécanismes de séchage dépendent de la connectivité du réseau de pores larges au sein de la matrice microporeuse. Les pores larges dispersés se désaturent en premier et de façon homogène, du fait d’une compression du système résultat de la pression capillaire, tandis qu’un réseau de pores larges connectés est drainé en premier aussi, mais pore par pore sans contraction du système. La vitesse de séchage reste constante pendant la majeure partie de la désaturation dans les deux cas Some multi-scale building materials, like wood, hemp concrete or daub, exhibit high potential properties in terms of hygrometric diffusion (moisture expelling out of a house). In order to get a better insight into those properties, we investigate fluid transportation (soaking/drying) in doubly porous model systems based on polymeric materials envisioned by the double porogen templating approach. They are elaborated with controlled hydrophilicity and various large pore (LP) morphologies within the small pores matrix (SP): cubic or spherical, dispersed or connected by sharp-edged or smoother constrictions. We identify two categories of biporous structures leading to very diverging properties. Firstly, when dispersed large pores are included within the SP matrix, the liquid penetrates in the microporous matrix and the large pores absorb little to no water, and confining air inside them. Regardless the volume ratio of dispersed LP, the rising front is well described with different fluids by the classical Washburn theory inside the matrix only. On the other hand, when the large pores constitute a connected network, a competition between the imbibition within both porous networks (microporous matrix and macroporous network interacting with each other) determine the imbibition mechanism. If the rising of capillary front is fast in the macroporous network (smooth connexions between LP), it dominates the imbibition process, and the liquid can be drained by the smaller pore size close to it. In contrast, if the imbibition is slow in the macroporous network (sharp-edged constrictions between LP), then the microporous matrix controls the dynamic of soaking, and can speed it up with synergetic action highlighted by two distinctive rising fronts. The drying of those saturated biporous materials is investigated with 1H NMR relaxation and contraction monitoring. We demonstrate that drying mechanisms depends on the connectivity of large pores inside the microporous matrix too. Dispersed LP are homogeneously emptying first, resulting from a compression induced by the capillary pressure, whereas a connected LP network is emptying first too, but heterogeneously pore after pore. The drying rate is still constant in both cases during the majority of the desaturation

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Dutta, Sujeet. "Adsorption and imbibition of binary liquids in nanoporous solids." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S129/document.

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Abstract:

Les mélanges de toluène et de tert-butanol sont complètement miscibles dans toutes les compositions à l'échelle macroscopique. Toutefois tert-butanol forme un réseau de liaisons hydrogène à l'échelle nanométrique qui persistent même dans les mélanges liquides binaires tert-butanol/toluène. Des expériences de diffusion de neutrons ont révélé la séparation des phases du mélange dans une structure cœur-gaine sous confinement dans des solides nanoporeux hydrophiles. Le travail effectué dans cette thèse vise à comprendre le rôle joué par la concurrence des interactions intermoléculaires (liaisons hydrogène, Van der Waals) lors de la séparation de phase sous nanoconfinement. Des expériences de RMN révèlent la persistance d'un réseau de liaisons hydrogène dans ces liquides binaires confinés dans des nanopores de silice à des concentrations faibles de tert -butanol, fournissant la preuves d'un autre type de réseau de liaisons hydrogène sous confinement. Des expériences d'adsorption du mélange gazeux dans des nanopores de silice ont aidé à expliquer l'affinité plus élevée des parois de silice polaires pour tert-butanol par une modèle thermodynamique. Le remplacement de la matrice hôte par un analogue hydrophobe est associé à une inversion de la sélectivité, montrant cette fois une plus grande affinité du toluène pour la surface des pores. L'effet des interactions spécifiques avec la surface sur la dynamique d'imbibition spontanée de ces liquides binaires à travers le réseau de silice nanoporeux a également été étudié. Des expériences de radiographie de neutrons ont révélé la séparation des flux à deux composants, au sein d'une dynamique toujours gouvernée par une loi de Lucas-Washburn Toluene and tert-butanol mixtures are completely miscible for all compositions at the macroscopic scale. However tert-butanol forms a network of hydrogen-bonded clusters at the nanoscale which persist even in the tert-butanol-toluene binary liquid mixtures. Interpretation of neutron scattering experiments revealed phase separation of the mixture into a core-shell structure inside hydrophilic nanoporous solids, with a tert-butanol shell and a toluene core. The work carried out in this thesis is aimed at understanding the role played by competing intermolecular interactions (hydrogen-bonding, van der Waals) in driving phase separation in confinement. NMR experiments reveal the persistence of a hydrogen-bonding network in these binary liquids confined in silica nanopores even at very low concentrations of tert-butanol, providing evidence of a new kind of hydrogen bonded network under confinement. Vapour sorption isotherms of tert-butanol-toluene binary gas mixtures in silica nanopores helped explain higher affinity of polar silica walls for tert-butanol by a thermodynamic model. Replacing the host matrix by a hydrophobic analogue was found to reverse the selectivity, with toluene showing greater affinity for the pore surface. Effect of surface specific interactions was studied on spontaneous imbibition dynamics of these binary liquids through nanoporous silica network. Neutron radiography experiments revealed the separation of fluxes into a twocomponent flow, generally obeying the Lucas-Washburn law

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Vaux, P. "Ribonucleotide content of wheat embryos (Triticum aestivum L.) during imbibition." Thesis, University of Manchester, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.378808.

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Charpentier, Jean-Baptiste. "Ecoulements, imbibition et fragmentation de phase dans les milieux poreux." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMLH20/document.

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Abstract:

Les milieux poreux sont omniprésents dans le quotidien des hommes du 21ème siècle que ce soit par hasard ou par nécessité. Certains permettent le transport d’une ou plusieurs phases fluides immiscibles, une situation à la fois courante et critique dans de nombreuses applications industrielles. Le transport d’une phase mouillante, l’imbibition, a été largement étudiée mais un certain nombre de problèmes restent ouverts. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur trois d’entre eux. La fragmentation de phase induite par la gravité dans une jonction asymétrique a été étudiée. La dynamique et un critère d’apparition ont été prédits analytiquement puis confirmés expérimentalement. Ensuite, l’évolution de l’épaisseur d’un front d’imbibition dans un réseau de capillaires a été simulée numériquement. Les résultats ont permis de lever une controverse de la littérature. Enfin, l’imbibition dans un milieu constitué de lames flexibles déformables a été explorée numériquement et expérimentalement. Il a été montré que la déformabilité des lames induit leur coalescence et agit sur la dynamique de l'imbibition Porous media are ubiquitous in today’s society due to chance or necessity. Some of them allow the transportation of one or several immiscible fluid phases simultaneously. This property is both usual and critical in many industrial processes. The transport of a wetting phase, imbibition, has been widely studied but lots of issues remain opened. In this manuscript, three of them are addressed. Gravity induced phase fragmentation has been studied in an asymmetric pore junction. Fragmentation criterion and dynamic are predicted analytically and confirmed experimentally. Then, the broadening of an imbibition front in a capillary network has been investigated numerically. Results resolved a controversy in the literature. Finally, imbibition in a medium made of flexible sheets has been studied both numerically and experimentally. It showed that sheets flexibility induces their clustering and influences the imbibition dynamic

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Ther, Olivier. "Élaboration de carbures cémentés à gradient de propriétés par procédé d’imbibition réactive : Application aux inserts WC-Co et aux taillants en diamant polycristallin pour le forage pétrolier en conditions sévères." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0067.

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Abstract:

Dans l'industrie du forage pétrolier, les conditions de travail de plus en plus sévères requièrent sans cesse de nouveaux outils plus résistants à l'usure abrasive et à l'impact. Afin de répondre à ce défi, les travaux présentés ici, ont pour but l'élaboration de matériaux en carbure cémenté à gradient de composition par le procédé d'imbibition réactive. Ce procédé peut être décomposé en deux procédés de gradation, à savoir : l'imbibition et le revêtement réactif. L'imbibition a pour rôle d'enrichir graduellement, en phase liante, le coeur d'une pièce en carbure cémenté dense et repose sur le principe de migration de phase liquide dans un corps solide-liquide. Le revêtement réactif est un procédé qui s'applique également sur un carbure cémenté dense sur lequel est déposé un revêtement de nitrure de bore. Après avoir atteint le liquidus de la phase liante du carbure cémenté, une précipitation de borures ternaires prend place à la surface du matériau et s'étend graduellement sur des distances millimétriques. Dans le cas de pièces industrielles (inserts tricône et supports de taillants PDC (Polycrystalline Diamond Compact)), le traitement d'imbibition réactive permet de générer des gradients de dureté pouvant atteindre 450 HV sur 25 mm. L'élaboration de tels gradients a nécessité une meilleure compréhension des cinétiques ainsi que des phénomènes mis en jeu durant l'imbibition et le revêtement réactif. Dans le cas des taillants PDC, l'influence des paramètres du procédé HPHT de synthèse de la plaquette diamantée, sur le gradient de composition présent dans le support WC-Co après imbibition réactive, a été étudiée. Ces travaux se sont également intéressés à l'effet de ces gradients de composition sur les propriétés des plaquettes diamantées ainsi obtenues. A la suite d'essais mécaniques, les inserts WC-Co et taillants PDC gradués montrent une augmentation significative de leur résistance à l'abrasion (de 30 à 100%) et de leur tenue à l'impact (de 20 à 40%) In oil drilling industry, harsher working conditions require ever new and more abrasive wear and impact resistant tools. To meet this challenge, the work presented here, is to develop graded cemented carbide materials by reactive imbibition process. This method can be divided into two gradation processes, namely, reactive coating and imbibition. Imbibition gradually enriches the core of dense cemented carbide with binder phase and is based on the principle of liquid phase migration in a solid-liquid body. Reactive coating also takes place in dense cemented carbide on which a boron nitride coating is deposited. After reaction with the WC-Co liquid binder, some ternary boride precipitations take place from surface to several millimeters deep. For industrial parts (inserts for roller cone bits and PDC (Polycrystalline Diamond Compact) cutters substrates), hardness gradients obtained can reach 450 HV on 25 mm. Such gradients development is passed through a better understanding of kinetics and phenomena occurring during imbibition and reactive coating. In case of PDC cutters, influence of HPHT process parameters, allowing diamond table synthesis, on the WC-Co substrate gradient, generated by reactive imbibition, was studied. This work was also interested in gradient effect on the obtained diamond tables properties. After mechanical tests, graded WC-Co inserts and graded PDC cutters show a significant increase of both wear resistance (from 30 to 100%) and impact resistance (from 20 to 40%)

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Wilson, Ove Bjørn. "The influence of porous plates on effective drainage and imbibition rates." Doctoral thesis, Norwegian University of Science and Technology, Department of Petroleum Engineering and Applied Geophysics, 2004. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-899.

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Abstract:

The goal in petrophyscial studies is very often to obtain representative capillary pressure curves in conjunction with Sw-RI relationships for log interpretation. The most frequently used techniques today are centrifugation, the porous plate and the mercury injection techniques.Unlike the other methods, the strength of the porous plate technique is the possibility to establish both primary drainage, spontaneous imbibition, forced imbibition and secondary drainage without changing set up, conditions or method. In addition, the technique can be combined with resistivity measurements. The weakness is that the method requires a long experimental turnaround time.Even though techniques like the membrane technique6, the continuous injection technique7, and the semi dynamic method8 have been introduced to the industry with a significant reduced turnaround time, the porous plate method is still believed to be the most representative method.Its popularity in special core analysis has not dropped even after these new techniques were introduced to the industry.The aim of this study is to experimentally test layered porous plate prototypes in capillary experiments for different capillary sequences, using all types of fluid pairs at different conditions, varying from ambient to extreme reservoir condition. The layered porous plate method is identical to the porous plate method, except for ceramic construction. In addition to this, the aim is to investigate if there is possible hysteresis between the two porous plate techniques, and investigates if this is related to reduced turnaround time. In other words, investigate how and when diaphragms influence drainage and imbibition rates in capillary experiments.Another aim is to investigate if the layered porous plate technique can improve the continuous injection technique.In this study a method of quantifying the influence of porous plates on effective rates at any stage and capillary sequence has been developed. The method is based on analysing transient capillary behaviour.

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Fischer, Herbert. "Oil recovery by spontaneous imbibition for a wide range of viscosity ratios." Laramie, Wyo. : University of Wyoming, 2006. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=1225153481&sid=1&Fmt=2&clientId=18949&RQT=309&VName=PQD.

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Tie, Hongguang. "Oil recovery by spontaneous imbibition and viscous displacement from mixed-wet carbonates." Laramie, Wyo. : University of Wyoming, 2006. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=1212796311&sid=1&Fmt=2&clientId=18949&RQT=309&VName=PQD.

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Yao, Yang [Verfasser]. "Imbibition, crystallization, and dynamics of polymers and water under nanometer confinement / Yang Yao." Mainz : Universitätsbibliothek Mainz, 2018. http://d-nb.info/1166436683/34.

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Clotet, i. Fons Xavier. "Imbibition in a model open fracture. Capillary rise, kinetic roughening, and intermittent avalanche dynamics." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2014. http://hdl.handle.net/10803/284588.

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Abstract:

The dynamics of fractured media flows is relevant in many processes of interest that range from the micrometre to the kilometre lengthscales. Flow in disordered media has been proven to be an interesting system to study fundamental physics problems also. The goal of this Thesis is to study the spatio-temporal dynamics of the oil-air interface between displaced air and invading oil, in imbibition displacements through a model open fracture. The research combines exhaustive experimental work with accurate data analysis based on methods of nonlinear statistical physics. Imbibition is a process of fluid transport in a medium in which an invading fluid that preferentially wets the medium displaces the previously resident, immiscible fluid. According to the driving protocols we define spontaneous imbibition, in which the interface is driven at constant pressure difference between the inlet and the outlet of the medium and the flow rate is free to change in time, and forced-flow imbibition in which a constant flow rate of fluid is imposed at the inlet and the pressure difference may change in time. Our model open fracture consists of a Hele-Shaw (HS) cell, i.e. two parallel plates separated by a narrow gap spacing. Two configurations that mimic an open fracture have been explored: a flat HS cell, with constant aperture, and a HS cell with a dichotomic gap spacing randomly distributed in space (disordered cell). Silicone oils of different viscosities have been used as invading fluid. The advancement of the fluid front is recorded by using either CCD or CMOS cameras. An edge-tracking algorithm is applied to the binarized images to obtain front positions. We first study the evolution in time of the mean position of the interface in spontaneous imbibition experiments (capillary rise) through our two model open fractures. Experiments are performed with and without the presence of an effective gravity, achieved systematically tilting the cell against the advancement of the front or keeping it horizontal. Different pressure differences between the inlet and the outlet are systematically explored as well. We propose a new analytical solution for the spatially-averaged position of the imbibing front, based on a pressure balance equation, that reproduces experimental results at all times. In invasion of the disordered cell, capillary pressure and permeability variations distort imbibition fronts due to medium heterogeneities, while viscous pressure and surface tension tend to restore their flatness. As a result, the oil-air interface develops long-range correlations, with a lateral correlation length that depends on the capillary number Ca, tuned experimentally. Consequently, fronts advancing through the disordered cell are not flat during the whole experiment but get rough as the fluid penetrates the medium from an initially-flat interface to a final, statistically-invariant rough front. The kinetic roughening process, that occurs as a consequence of the competition of forces acting on the interface at different lengthscales, has been characterized in low-viscosity, forced-flow imbibition displacements obtaining a super-rough scaling scenario. The complex spatio-temporal dynamics of the front is studied at the statistically-stationary state of saturated front roughness in forced-flow experiments. We have analysed the spatial and temporal correlations of velocities of the front from the local scale, much smaller than the lateral correlation length and the characteristic length of the disorder, to the system size. Imbibition fronts exhibit burst-like dynamics, advancing by spatially-localized avalanches. These avalanches are power-law distributed in sizes and durations with exponential cutoffs. Power-law exponents are independent of the experimental conditions while the cutoffs diverge as Ca is reduced. We study also the intermittent character of these displacements by analysing different moments of the statistical distributions of velocity increments as a function of the time lag. We show that intermittency is controlled by two parameters only. The ensemble of results presented in this Thesis supports a very general picture of the nonequilibrium dynamics of slowly-driven fronts in open fractures. The lateral propagation of interfacial fluctuations is controlled by local mass conservation, through the lateral correlation length. The advancement of the interface in the direction of propagation is controlled by the characteristic extent of the disorder and by the mean front velocity. L'objectiu de la tesi és l'estudi de la dinàmica espacio-temporal de la interfície entre aire desplaçat i oli invasor, en desplaçaments d'imbibició a través d'un model de fractura oberta. La recerca presentada combina un extens i exhaustiu treball experimental amb una anàlisi de dades acurada, basada en mètodes utilitzats en física estadística de no-equilibri. El procés d'imbibició, en que el fluid invasor mulla preferentment el medi envaït, és rellevant en diverses situacions d'interès, des de fluxos fisiològics a la irrigació del sòl i l'extracció de petroli. També és un sistema model interessant per a l'estudi de problemes de física fonamental degut a les correlacions de llarg abast que es desenvolupen al front, que indueixen una dinàmica complexa. Primer s'estudia l'avançament de la posició mitjana del front de fluid en condicions d'imbibició espontània (ascens capil•lar). Hem proposat una nova solució analítica que reprodueix els resultats experimentals tant amb presència de gravetat efectiva oposant-se a l'avançament del fluid com sense. En experiments d'imbibició forçada s'ha caracteritzat el procés d'arrugament dinàmic (kineticroughening) del front oli-aire a baixa viscositat. L'escenari d'escalament observat és super-rugós. Finalment s'ha estudiat la dinàmica del sistema en el règim estadísticament estacionari. S'han analitzat les correlacions temporals i espacials de les velocitats des de l'escala local, per sota la mida de les heterogeneïtats del desordre, fins a la mida del sistema. El front mostra una dinàmica a batzegades caracteritzada en termes d'allaus. Les mides i durades d'aquestes allaus estan distribuïdes estadísticament en llei de potències, amb exponents independents de les condicions experimentals, amb un truncament exponencial, que divergeix en reduir el nombre de capil•laritat. La intermitència del senyal s'ha quantificat i se n'ha extret els dos paràmetres que la controlen. El conjunt de resultats presentats en aquesta tesi dóna suport a una descripció molt general de la dinàmica de propagació lenta de fronts d'imbibició fora de l'equilibri en fractura oberta. La conservació local de massa controla la correlació lateral de les fluctuacions de la interfície. La longitud característica de les illes de desordre i la velocitat mitjana del front, per la seva banda, controlen l'avançament del front en la direcció de propagació.

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Clotet-Fons, Xavier. "Imbibition in a model open fracture - Capillary rise, kinetic roughening and intermittent avalanche dynamics." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068638.

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Abstract:

The heterogeneous structure of fractured media can lead to complex spatiotemporal fluid invasion dynamics. It thus brings forward challenging fundamental questions in the context of out-of-equilibrium dynamical systems, but also relevant to many processes of interest. The goal of the Thesis is to study the spatio-temporal dynamics of the oil-air interface between displaced air and invading oil, in imbibition through a model open fracture. The research combines exhaustive experimental work with accurate data analysis based on methods of nonlinear statistical physics. The mean postion of the interface h(t) is studied in capillary rise experiments, giving rise to a new analytical solution for h(t). The fluctuations of the interface in forced-flow experiments are analysed in the context of kinetic roughening, characterizing a super-rough scaling scenario. Finally, the burst-like dynamics is studied by analysing the local and global velocities of the front, which are widely distributed and display complex spatio-temporal correlations. We define local and global avalanches whose sizes and durations are also widely distributed, with cutoffs that diverge with the capillary number. Intermittentcy of the global signal is quantified. The ensemble of results presented in this Thesis supports a very general picture of the nonequilibrium dynamics of slowly-driven fronts in open fractures: the lateral propagation of interfacial fluctuations is controlled by local mass conservation, through the lateral correlation length; and the advancement of the interface in the direction of propagation is controlled by the characteristic extent of the disorder d and by the mean front velocity.

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Danché, Valentine. "Impression 3D par liaison sélective de béton de chanvre." Electronic Thesis or Diss., CY Cergy Paris Université, 2024. http://www.theses.fr/2024CYUN1286.

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Abstract:

L'impression 3D connaît un essor remarquable dans l'industrie de la construction, ouvrant la voie à la digitalisation attendue du secteur. Alors que de nouvelles techniques sont étudiées pour associer optimisation technique et limitation des émissions de CO2, cette étude se concentre sur l'impression 3D par lit de poudre. Encore relativement niche, cette technique pourrait permettre d'imprimer avec une forte teneur en fibres naturelles, franchissant ainsi une étape supplémentaire vers la neutralité carbone. Le processus est simple, impliquant trois étapes répétées : déposer une couche de poudre réactive - compacter - injecter de l'eau sur la surface.Par conséquent, contrôler la pénétration de l'eau dans la poudre est la clé pour améliorer la qualité d'impression. Pour confiner l'eau dans la zone désirée et permettre une hydratation optimale du liant, nous avons modifié les propriétés physiques de la poudre (compacité, perméabilité) ou celles du fluide injecté (tension superficielle, viscosité, limite d'écoulement) pour étudier leur impact sur la cinétique de propagation de l'eau en surface et dans la poudre. Nous avons donc étudié la cinétique de propagation verticale d'eau dans des échantillons de poudres cimentaires compactées. Pour mieux s'approcher des phénomènes advenant dans l'imprimante, l'imbibition verticale dans les deux sens de pénétration est suivie par analyse d'image et par IRM, bénéficiant ainsi d'informations complémentaires sur la quantité et la répartition de l'eau dans les échantillons.Après avoir développé un dispositif ambivalent, nous avons étudié des poudres pures (ciment, calcite, métakaolin, sable) et d'autres contenant des agrégats poreux (pâte de ciment recyclée ou chanvre micronisé) pour mieux comprendre leur impact sur la pénétration de l'eau dans une poudre imprimable biosourcée. En effet, cette technique apporte de nouvelles pistes de compréhension sur la saturation et, combinée à la RMN, les transferts d'eau entre la matrice et les agrégats poreux. Les agrégats poreux naturels comme le chanvre sont en effet bien connus pour interférer sur la répartition de l'eau car ils absorbent et gonflent au contact de l'eau. Les résultats indiquent que la cinétique ne ralentit pas toujours avec le temps et nous amènent à discuter de la validité de la loi de Washburn, pourtant communément utilisé pour décrire les phénomènes de propagation d'eau dans des milieux poreux.Enfin, le développement complet d'une imprimante 3D sur lit de poudre a permis d'imprimer des cubes qui permettront d'étudier l'influence du choix des paramètres d'impression (type d'injection et compacité) sur la forme des pièces. Nous pourrons ensuite envisager de considérer les matériaux biosourcés comme un outil possible pour améliorer la précision d'impression 3D printing is experiencing a significant rise in the construction industry, paving the way for the expected digitalization of the sector. As new techniques are explored to combine technical optimization and CO2 emission reduction, this study focuses on powder-bed 3D printing. Despite still being relatively niche, this method could facilitate printing with a high natural fiber content, thus taking a further step towards carbon neutrality. The process is simple, involving three iterative steps : depositing a layer of reactive powder, compacting it, and then injecting water onto the surface.Hence, controlling water penetration into the powder is crucial to improve print quality. The objective is to confine the available water to the desired area, ensuring optimal binder hydration and preventing leaching from previous layers. Several factors may limit penetration depth, including the physical properties of the powder (compactness, permeability) and those of the injected fluid (surface tension, viscosity, yield stress) to study their impact on the kinetics of water propagation on the surface and within the powder. Consequently, we examined the vertical water propagation kinetics in compacted cementitious powder samples. To better simulate the phenomena occurring within the printer, vertical imbibition in both penetration directions was monitored through image analysis and MRI, providing additional insights into the quantity and distribution of water in the samples.Following the development of a versatile setup, we investigated pure powders (such as cement, calcite, metakaolin, sand) and those containing porous aggregates (recycled cement paste or micronized hemp shives) to better understand their impact on water penetration in a bio-sourced printable powder. Indeed, this technique sheds new light with a saturation sensibility and, when combined with MRI, water transfers between the matrix and porous aggregates. Natural porous aggregates like hemp are well-known to affect water distribution as they absorb and swell on contact with water. The results indicate that kinetics do not always slow down over time which opens discussions on the validity of Washburn's Law, commonly used to describe water propagation phenomena in porous media.Finally, the complete development of a powder-bed 3D printer has enabled the printing of cubes, which will facilitate the study of the influence of printing parameter choices (injection type and compactness) on part geometry. We will then be able to consider biobased materials as a possible tool for improving printing precision

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Standnes, Dag Chun. "Enhanced Oil Recovery from Oil-Wet Carbonate Rock by Spontaneous Imbibition of Aqueous Surfactant Solutions." Doctoral thesis, Norwegian University of Science and Technology, Faculty of Engineering Science and Technology, 2001. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-106.

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Legesse, Nigussu. "Genotypic comparisons of imbibition in chickpea (Cicer arietinum L.) and cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.)." Thesis, University of Aberdeen, 1991. http://digitool.abdn.ac.uk/R?func=search-advanced-go&find_code1=WSN&request1=AAIU546773.

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Abstract:

Examination of the imbibition characteristics of eighty chickpea genetic lines (53 Desi and 27 Kabuli types) and eleven cowpea cultivars revealed that in both species seeds with unpigmented testae imbibed more rapidly than the pigmented seeds. Rapid imbibition was associated with high solute leakage, indicative of possible imbibition damage. Further evidence of imbibition damage was revealed in cowpea where the rapidly imbibing unpigmented seeds had poor vital staining with tetrazolium chloride after 24h imbibition. In chickpea, all the genetic lines of white Kabuli seeds had similar rapid rates of imbibition. In contrast, the pigmented Desi genetic lines revealed a range of rates of water uptake although many imbibed more slowly than the Kabuli lines. The incidence of delayed imbibers, that is, seeds which failed to imbibe until after 8h in water, was the main reason for reduced rates of imbibition in Desi lines. The restriction to water uptake by the pigmented seeds was mainly influenced by the properties of the seed coat. In cowpea seeds, the permeability of the seed coat was the most important factor limiting water uptake whereas in chickpea the permeability of the seed coat as a whole and of the micropyle as well as the degree of adherence of the seed coat to the cotyledons were important in regulating the movement of water into the seed. Investigation of the rate of imbibition during the maturation of dwarf French bean, cowpea and chickpea seeds revealed that development of slow water uptake by coloured cultivars was clearly associated with the appearance of pigmentation. In chickpea, this also coincided with the development of the adherence of the seed coat to the cotyledons. In contrast, seeds from unpigmented cultivars imbibed rapidly at all stages of maturation. Examination of the seed coat anatomy of chickpea and cowpea indicated that the pigmented seeds tended to have shorter and narrower palisade cells and also shorter tracheid bars than the unpigmented seeds. Differences in water uptake by Kabuli and Desi seeds were not evident when seeds were stored at 100% relative humidity and 40oC for days. All seeds deteriorated at a similar rate. However, the importance of initial seed quality in influencing deterioration during storage was emphasised by the rapid loss of germination of the Kabuli seeds in which germination and vital staining revealed poor initial quality.

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Brielles, Nelly. "Cinétiques d'imbibition et de dissolution de matériaux poreux." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00268285.

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Abstract:

L'objectif général de ce travail est la compréhension des mécanismes d'imbibition et de dissolution de matériaux poreux. Par ailleurs, ce travail vise également à expliquer le ralentissement, observé en présence de tensioactif, des cinétiques de dissolution des tablettes. Nous montrons qu'il est possible de prévoir la vitesse d'imbibition d'une tablette par l'eau en fonction de sa structure poreuse. Ainsi, un modèle dérivé de la loi de Washburn nous permet de calculer l'épaisseur de la couche imbibée, en tenant compte à la fois du gaz présent dans la tablette, qui s'oppose à la pénétration de l'eau, et de l'érosion de la tablette. Ces cinétiques d'imbibition expliquent les différences obtenues, en fonction de la porosité des tablettes, sur les temps de dissolution. En effet, différents régimes cinétiques sont observés selon que l'imbibition ou la dissolution gouverne le processus global. Ainsi, la tablette se désintègre après quelques secondes lorsqu'elle est très poreuse et donc rapidement imbibée par l'eau. En revanche, une tablette plus compacte se dissout lentement, selon un processus d'érosion, car la vitesse d'imbibition est lente devant celle de dissolution de la poudre. Par ailleurs, nous démontrons expérimentalement que l'air occlus au sein du matériau poreux s'échappe par les pores les plus gros du matériau. Une fois les mécanismes généraux compris, l'effet ralentisseur du tensioactif sur la dissolution des tablettes est expliqué. Il résulte en fait d'un ralentissement des cinétiques d'imbibition de la tablette. Celui-ci a pour causes principales la diminution de la tension superficielle de la solution et l'augmentation de sa viscosité.

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Rossi, Michela. "Preferentiality of water flow and solute transport during imbibition and drainage in a heterogeneous sand structure /." Zürich : ETH, 2007. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=17504.

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Migabo, Tito. "Regulation of acyl-CoA oxidase gene expression in loblolly pine (Pinus taeda L.) seeds following imbibition." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape2/PQDD_0011/NQ59636.pdf.

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Gassita, Serge. "Contribution à l’étude du transfert hydrique par imbibition d’eau dans une matrice platrière avec ajout de fibres." Amiens, 2010. http://www.theses.fr/2010AMIE0104.

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Abstract:

1-Etablir un bilan des principales caractéristiques structurales et hydriques pour mieux comprendre la forte sensibilité à l’eau d’un enduit de plâtre. La forte sensibilité à l’eau du plâtre vient du fait que le réseau poreux est constitué de pores fins (rayon moyen : 0. 08 m) et qu’il présente une grande finesse. Nous avons montré que l’eau est un fluide parfaitement mouillant pour le plâtre (angle de contact nul) et nous avons déterminé les teneurs en eau capillaire et à saturation. 2-Etudier la pertinence d’intégrer des fibres de verre et de chanvre dans une matrice plâtrière afin de réduire la sensibilité à l’eau. Nous avons choisi de fixer la proportion volumique en fibres vis-à-vis du plâtre à 20%. Les mesures ont montré que les fibres de verre ont un intérêt mécanique de renforcement de la structure mais les conséquences sur le transfert hydrique ne sont pas sensibles. En revanche, l’ajout de fibres de chanvre présente une diminution de la sorptivité de 20-60 % vis-à-vis du plâtre seul suivant la technique de mesure. Cette observation peut être attribuée à la capacité d’absorption en eau liquide des fibres de chanvre. 3-Développer une approche expérimentale et une approche numérique afin de déterminer la diffusivité hydrique. Une méthode purement expérimentale consistant en le suivi de la prise de masse de volumes finis d’échantillon de plâtre a été employée. L’approche numérique donne des résultats cohérents avec l’approche expérimentale 1-Establish an assessment of the main structural and hydric characteristics for a better understanding of the high water sensibility of a coating gypsum. This high water sensibility of gypsum comes because the porous network is constituted by fine pores (average radius : 0. 08 m) and its presents a high sharpness. We showed that water is a perfectly wetting fluid for this gypsum and we determined capillary and saturation moisture contents. 2-Study the relevance to integrate glass and hemp fibers into a gypsum matrix to reduce the water sensibility. We chose to fix the fibers volume rate to 20%. The measures showed that glass fibers have a mechanical interest (intensification of the structure) but the consequences on the hydric transfer are not sensitive. On the other hand, hemp fibers addition of hemp presents a decrease of the sorptivity of 20-60% towards gypsum following the experiment. This observation can be attributed to the absorption capacity in liquid water of the hemp fibers. 3-Develop an experimental approach and a numerical approach to determine the hydaraulic diffusivity. The experimental method consists in finding the water content in a defined sample volume. The numerical approach gives coherent results with the experimental approach

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Mensire, Rémy. "Hydrodynamics of oil in contact with an aqueous foam : wetting, imbibition dynamics and flow in rough confined media." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1137/document.

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Abstract:

L’extraction de matières premières du sol à des fins énergétiques (récupération assistée d’huile) et environnementales (dépollution des sols) fait l’objet de recherches intensives en lien avec des thématiques telles que la séquestration du carbone ou la fracturation hydraulique. L’objectif est de trouver des méthodes moins destructives, moins gourmandes en matériel et en énergie, mais aussi plus efficaces et moins coûteuses. Nous proposons d’étudier une méthode alternative aux moyens conventionnels avec l’utilisation de mousses aqueuses comme agent extracteur d’huile. Les mousses aqueuses sont souvent utilisées en présence d'huile : dans des applications quotidiennes comme la cosmétique et la détergence, mais aussi dans des domaines moins connus comme la décontamination des centrales nucléaires ou l’industrie pétrolière. Ainsi, des tensioactifs et du gaz sont couramment injectés dans le sol afin d'améliorer les procédés de récupération de pétrole. Nous explicitons deux mécanismes d'extraction que nous quantifions en termes d'efficacité et de stabilité. Tout d'abord, la mousse peut aspirer de l'huile en son sein, comme le ferait une éponge. Ensuite, lorsque celle-ci est mise en écoulement, elle peut entraîner de l'huile confinée dans la rugosité d'une surface par cisaillement. Notre étude s’appuie en particulier sur une analyse théorique et expérimentale, à la fois multi-échelle, statique et dynamique pour laquelle nous avons systématiquement fait varier les paramètres géométriques (configuration de l'huile, taille des bulles et fraction volumique de liquide dans la mousse) et physico-chimiques (tensions interfaciales, rigidité des interfaces entre bulles et viscosité) The extraction of raw materials from the soil for energetical (enhanced oil recovery) and environmental purposes (soil remediation) is the subject of intense fundamental and applied research. This field is related to other important topics, such as carbon sequestration and hydraulic fracturing. The goal is to find fewer destructive, as well as energy and material-saving methods. These techniques should also be cost-effective and more efficient. To find a substitution to conventional means, we study an alternative method that puts aqueous foams on the map as the extraction material. Aqueous foams are often used in numerous daily applications, such as cosmetics and detergency, but also in less known fields, such as the decommissioning of nuclear power plants and the oil industry. Thus, surfactants and gas are commonly injected into the soil to improve the recovery processes of oil. We explain two extraction mechanisms that we quantify in terms of efficiency and stability. On one hand, the foam is able to absorb oil, similarly to a solid sponge. On the other hand, when a flow of foam is induced, the foam can entrain oil confined in the roughness of a surface by shearing the oil-water interface. Our work especially lies on a theoretical and experimental analysis, which is multiscale, static and dynamic. We systematically vary the geometrical parameters (oil configuration, bubble size and liquid fraction in the foam) and the physical and chemical parameters (interfacial tensions, interfacial rigidity and viscosity)

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Naillon, Antoine. "Écoulements liquide-gaz, évaporation, cristallisation dans les milieux micro et nanoporeux : études à partir de systèmes modèles micro et nanofluidiques." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/17681/1/Naillon.pdf.

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Abstract:

Les écoulements en milieux poreux sont omniprésents tant dans la nature que dans l'industrie. Les travaux menés dans cette thèse ont pour objectif d’étudier ces écoulements en présence de liquide et de gaz. Cela correspond aux situations d'imbibition (ou invasion capillaire), de drainage (ou déplacement d'un fluide mouillant par la mise en pression d'un fluide non mouillant), et d'évaporation (ou de séchage). L'étude se base sur l'utilisation de systèmes modèles artificiels. Une première partie de ce travail se concentre sur les écoulements liquide-gaz dans les milieux dont la taille des pores est inférieure à 100 nm. Ces milieux sont dits nanoporeux. A cette échelle, différents phénomènes sont susceptibles de modifier les écoulements liquide-gaz par rapport à ce qui est observé à l’échelle micrométrique : accrochage de la ligne de contact, pression fortement négative en phase liquide ou cavitation par exemple. Des expériences sont donc nécessaires pour mieux caractériser ces écoulements. En parallèle, les récents progrès en nanofabrication permettent d’obtenir des systèmes dont la profondeur peut descendre jusqu’à quelques nanomètres. Cette approche, désormais classique à plus grande échelle, nous fournit un outil innovant pour étudier les écoulements dans des milieux nanoporeux modèles, en deux dimensions. Un atout évident de ce type de modèles est qu'ils permettent une visualisation directe des deux phases, liquide et gaz. Des dispositifs nanofluidiques en silicium-verre et à profondeur constante ont été réalisés dans la gamme 20-500 nm. Un nouveau procédé de nanofabrication basé sur une lithographie laser à niveau de gris a été développé afin d’obtenir des dispositifs à profondeurs variables en une seule étape. Les expériences d'imbibition et un modèle théorique ont mis en avant que la pressurisation du gaz accélère son transport dans le liquide. Ensuite, des expériences de drainage ont été réalisées dans des dispositifs nanofluidiques avec des pressions de l’ordre de 20 bars. Des simulations sur réseau de pores utilisant l’algorithme de percolation d'invasion ont montré que les motifs d'invasion expérimentaux correspondaient à ce qui était attendu à l’échelle micrométrique pour des écoulements à faible nombre capillaire. Enfin, l'évaporation en nanocanaux a révélé des cinétiques intéressantes d'apparition et de croissance de bulles dans le liquide. Une ouverture est faite sur l'intérêt de poursuivre ces études dans des systèmes déformables. La deuxième partie de cette thèse s'est focalisée sur la cristallisation du chlorure de sodium à l'échelle d’un pore micrométrique. Dans le cas particulier du séchage d'une solution de sel, l'évaporation amène à la cristallisation des espèces dissoutes. Ce phénomène est largement impliqué dans la problématique de la conservation des oeuvres d'arts ou de la détérioration précoce des édifices. Les mécanismes qui conduisent à la génération de contraintes par un cristal sur une paroi, appelée pression de cristallisation, ne sont pas encore admis tant à l’échelle macro que microscopique. Des déformations induites par la cristallisation du sel ont été observées dans des dispositifs microfluidiques verre-polymère (PDMS). La vitesse de croissance d’un cristal a été mesurée à haute cadence d'acquisition, aboutissant à une nouvelle valeur de la constante de cinétique de réaction, supérieure d'un à deux ordres de grandeur aux données de la littérature. Un modèle numérique prédit l'évolution du champ de concentration en sel dissous lors de la croissance du cristal. Complété par une analyse théorique qui a mis en avant un nombre de Damkhöler prenant en compte les propriétés de transport et la taille du pore, il a permis de construire un diagramme de phase qui traduit les conditions favorables à la génération de contraintes par un cristal sur une paroi. Enfin, un mécanisme de génération de contraintes négatives entraînant la fermeture du pore a été observé.

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Saingier, Guillaume. "Mécanismes et dynamiques d’interactions entre grains et liquide : du matériau granulaire sec au mélange saturé." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS230.

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Les matériaux granulaires sont omniprésents, tant dans la nature que dans l'industrie ou dans notre vie quotidienne. Les mélanger à un liquide constitue une opération de base dans de nombreux procédés industriels. Néanmoins, la compréhension et la modélisation des mécanismes d'échanges de liquide et de grains impliqués dans le mélange restent encore méconnus. Dans cette thèse, nous considérons les mécanismes d'interactions apparaissant à l'interface entre un matériau granulaire contenant une quantité variable de liquide et un écoulement de grains secs. En fonction de la quantité de liquide, la phase granulaire humide est soit érodée par l'écoulement sec, soit capte des grains par accrétion granulaire, soit transfère du liquide de la phase humide à la phase sèche par imprégnation. Dans un premier temps, nous nous intéressons aux mécanismes et aux dynamiques d'accrétion granulaire observés lors de l'impact d'un jet dilué de grains secs sur un substrat granulaire saturé en liquide. Nous mettons en avant le rôle du liquide aux interfaces dans la dynamique de croissance et les sources de dissipations énergétiques responsables de la capture des grains secs. Une expérience d'accrétion dans un écoulement dense et cisaillé permet ensuite d'étudier l'influence des propriétés de l'écoulement sur la dynamique de capture et d'établir une loi d'accrétion générale. Une configuration d'accrétion d'un agrégat isolé au sein d'un écoulement granulaire en tambour tournant permet enfin d'étendre notre étude au cas des matériaux granulaires non saturés en liquide, croissant par accrétion avant de s'éroder. Dans un second temps, nous étudions l'imprégnation dans un jet granulaire dense pénétrant dans un réservoir de liquide. En modélisant l'entrée des grains dans l'eau comme l'imprégnation d'un matériau poreux, nous mettons en évidence une relation entre la forme du front d'imbibition et la vitesse d'immersion, et caractérisons l'effet des propriétés physico-chimiques des grains. Ces travaux constituent une avancée dans la compréhension des phénomènes locaux impliqués dans le mélange entre grains et liquide et de la transition d'un milieu granulaire sec à humide Granular materials are ubiquitous, both in nature and in industry or in our daily life. Blending grains and liquid is a basic operation at the origin of many industrial processes. Nevertheless, the understanding and the modeling of the mechanisms of exchanges of liquid and grains, implied in the mixing process, remain largely unknown. In this PhD, we propose to investigate the mechanisms of interactions between a granular material containing a variable quantity of liquid and flowing dry grains. Depending on the amount of liquid, the wet granular phase can be eroded by the granular flow, or flowing grains can be captured by granular accretion or the liquid can be transported from the wet to the dry phase by impregnation. First, we focus on the mechanisms and the dynamics of granular accretion observed after the impact of a dilute granular jet on a wet granular substrate. We highlight the role of liquid interfaces on the growth dynamics and the sources of energy dissipations implied in the capture. Then, using an experiment of accretion with a dense and shear granular flow, we study the influence of the flow properties on the dynamics of capture and we propose a general accretion law. The rotating drum configuration with an isolated aggregate in a granular flow allows us to extend our investigation with the situation of unsaturated granular materials growing by accretion before being eroded. In the second part of the PhD, we study the impregnation in a dense granular jet penetrating into a liquid bath. By modeling the grains intrusion as the impregnation of a porous medium, we highlight the link between the shape of the front profile and the immersion speed. We also characterize the influence of the physico-chemical properties of the grains. This work constitutes a first step in the understanding of local phenomena implied in granular blending processes and the transition from dry to wet granular media

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Eikevåg, Trude Kolle. "Experimental Study of Residual Gas Saturation using both Spontaneous and Forced Imbibition Method, where IsoparL is the Wetting Phase." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for petroleumsteknologi og anvendt geofysikk, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-18469.

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Abstract:

Today most of the oil is produced. This has triggered a wider interest for gas reservoirs. To determine how much gas that can be recovered in a reservoir it is important with good knowledge of the trapped gas saturation. This includes getting more information about trapped gas which demands more research in this area. Trapped gas saturation is recognized as an important factor in the process of recovering gas. In this project, literature has been studied and a lot of experimental work was done. Several papers have been read, and a basic knowledge of trapped gas, both what it is and how it can be determined, has been obtained. A main objective when reading was to gain knowledge about factors that affect the amount of trapped gas in a reservoir. In addition to reading about the theory, it has bee tested in the lab. The main purpose of the lab work was to see how rate change would affect the residual gas saturation, by using USS method. Spontaneous co-current imbibition experiments were also obtained. Six cores; three Berea plugs and three cores from the northern sea were chosen for execution of the experiments. In total 3-4 USS experiments were executed for every core, where an important area of study should have been to figure out how different pressure differences would affect the results. In addition one spontaneous imbibition experiment where done for each core. Normally water is used as the wetting phase. In this study IsoparL was chosen as the wetting fluid due to simplification factors in the lab. Previous studies of spontaneous imbibition experiments had shown good results when using IsoparL, so it was assumed that it could be used in USS experiments as well. It was discovered that IsoparL did not work well as the wetting fluid. By using this fluid, all the results obtained would be in the region of &#916;P>0. So the most important conclusion obtained from this study is that water should be used as the wetting fluid when studying Sgr by using USS method. It was found that Sgr will decrease as rate increase when studying rates equal or larger than 4 ml/h with IsoparL as the wetting fluid.

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Yahiaoui, Malik. "Comportement tribologique de diamants polycristallins et de carbures cémentés WC-Co avec traitements de graduation : application aux inserts et taillants d'outils pour le forage de formations rocheuses fortement abrasives." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0052/document.

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Abstract:

La performance des inserts d’outils tricône et des taillants d’outils PDC commerciaux est soumise au compromis dureté/ténacité principalement régi par la proportion de cobalt et la taille des grains de carbures cémentés WC-Co et du PDC. Les traitements de graduation basés sur l’imbibition de cobalt et les revêtements de nitrure de bore des carbures cémentés permettent d’augmenter la résistance à l’abrasion au niveau de la surface active des inserts et des taillants tout en générant une ténacité accrue au cœur des carbures cémentés. Des essais d’usure à l’aide d’un tribomètre rotatif avec une contreface en alumine pour les inserts WC-Co et à l’aide d’un tour d’usure avec une contreface en béton à forte teneur en silice pour les taillants ont permis d’étudier leur comportement tribologique. Pour les inserts, le coefficient de frottement et les cinétiques d’usure (modèle d’Archard), mais aussi l’évaluation de la température de contact et de l’émission acoustique générée au contact, ont permis de mieux comprendre l’effet des traitements réalisés sur les carbures cémentés. Pour les taillants PDC un modèle de qualité, basé sur un compromis usure/efficacité de coupe, a été développé afin de caractériser la résistance à l’usure des taillants. Des analyses physicochimiques (EDX, DRX, Raman) ont permis d’associer l’évaluation de la résistance à l’abrasion des échantillons à des mécanismes d’usure en considérant les éléments constitutifs des systèmes tribologiques et la formation de troisièmes corps. Les résultats ont ainsi montré l’importance de la proportion de cobalt générée dans les débits d’usure sur la stabilité des débris abrasifs (alumine et silice) et ainsi sur la résistance à l’usure des inserts et taillants. Les mécanismes de rupture des microstructures WC-Co et PDC sont aussi mis en avant afin d’expliquer leur influence sur la résistance à l’abrasion des échantillons. Enfin, des mesures de ténacité des inserts ont permis de juger de l’apport des traitements d’imbibition sur la résistance à la propagation de fissures des carbures cémentés WC-Co. Aussi, des essais complémentaires de chocs ont permis de montrer que les traitements améliorant la résistance à l’abrasion des taillants ne se traduisent pas par la chute de leur résistance aux chocs The performance of commercial tricone bit inserts and PDC bit cutters is defined by the compromise between hardness and fracture toughness controlled by the cobalt proportion and the grain size of WC-Co cemented carbide and PDC. On one hand, graduation treatments based on reactive imbibition of cobalt and boron nitride coating of cemented carbides lead to an improvement of abrasive wear resistance of inserts and cutters active surfaces. On the other hand, greater fracture toughness is obtained in the cemented carbides core as a result of imbibition. Wear experiments were performed with a rotary tribometer using an alumina contreface for the WC-Co inserts and with a lathe and its silica based concrete contreface for the PDC cutters. For the inserts, the friction coefficient and wear kinetics (Archard model), but also contact temperature measurement and acoustic emission consideration, permitted to clarify the treatments effects on cemented carbides tribological behaviour. For PDC cutters, a quality model, based on wear/cutting efficiency compromise, was developed in order to characterize the wear resistance. Physicochemical analyses (EDX, XRD, Raman) made a link between mechanical results and wear mechanisms considering the tribological systems and the third body formation. These analyses highlighted the influence of the proportion of cobalt generated in the wear flows on the stability of abrasive debris (alumina and silica) and thus on the wear resistance of inserts and cutters. The Fracture mechanisms of WC-Co and PDC microstructures have also been studied and their effects on the wear resistance have been demonstrated here. At last, fracture toughness measurements showed that the imbibition treatments could maintain a good resistance to cracks propagation of inserts. In addition, complementary impacts experiments prove that the improvement of wear resistance of PDC cutters did not produce reduction of impact strength

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LIU, WEN. "TRANSPORT PHENOMENA ASSOCIATED WITH LIQUID METAL FLOW OVER TOPOGRAPHICALLY MODIFIED SURFACES." UKnowledge, 2012. http://uknowledge.uky.edu/me_etds/16.

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Abstract:

Brazing and soldering, as advanced manufacturing processes, are of significant importance to industrial applications. It is widely accepted that joining by brazing or soldering is possible if a liquid metal wets the solids to be joined. Wetting, hence spreading and capillary action of liquid metal (often called filler) is of significant importance. Good wetting is required to distribute liquid metal over/between the substrate materials for a successful bonding. Topographically altered surfaces have been used to exploit novel wetting phenomena and associated capillary actions, such as imbibitions (a penetration of a liquid front over/through a rough, patterned surface). Modification of surface roughness may be considered as a venue to tune and control the spreading behavior of the liquids. Modeling of spreading of liquids on rough surface, in particular liquid metals is to a large extent unexplored and constitutes a cutting edge research topic. In this dissertation the imbibitions of liquid metal has been considered as pertained to the metal bonding processes involving brazing and soldering fillers. First, a detailed review of fundamentals and the recent progress in studies of non-reactive and reactive wetting/capillary phenomena has been provided. An imbibition phenomenon has been experimentally achieved for organic liquids and molten metals during spreading over topographically modified intermetallic surfaces. It is demonstrated that the kinetics of such an imbibition over rough surfaces follows the Washburn-type law during the main spreading stage. The Washburn-type theoretical modeling framework has been established for both isotropic and anisotropic non-reactive imbibition of liquid systems over rough surfaces. The rough surface domain is considered as a porous-like medium and the associated surface topographical features have been characterized either theoretically or experimentally through corresponding permeability, porosity and tortuosity. Phenomenological records and empirical data have been utilized to verify the constructed model. The agreement between predictions and empirical evidence appears to be good. Moreover, a reactive wetting in a high temperature brazing process has been studied for both polished and rough surfaces. A linear relation between the propagating triple line and the time has been established, with spreading dominated by a strong chemical reaction.

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Alizadeh, Hossein. "An Investigation into Bioactive Proteins and Their Changes During Imbibition, Germination and Development of Red Kidney Bean Seeds (Phaseolus vulgaris L.)." Thesis, University of Canterbury. School of Biological Sciences, 2011. http://hdl.handle.net/10092/6637.

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Abstract:

Red kidney bean seeds (Phaseolus vulgaris) contain a variety of bioactive proteins including lectins, enzyme inhibitors, hydrolytic enzymes and antifungal proteins. The aim of this research was to investigate activities of selected low pH and heat-stable bioactive proteins extracted from different parts of red kidney bean seed, seedling and pod as well as seed and root exudates. Crude red kidney bean seed extracts inhibited growth of Alternaria alternata as well as its protease activity, but not its amylase activity. A protein with inhibitory activity against growth of A. alternata was purified from extracts of the red kidney bean cotyledons and embryonic axis. This purified bean protein was devoid of chitinase and β-1, 3- glucanase activities. Also, it did not inhibit porcine pancreatic α-amylase, bovine trypsin, amylase and protease of A. alternata suggesting that the antifungal activity of the protein is not related to these activities. Proteinaceous extracts of red kidney bean cotyledons induced melanin and conidia formation in mycelium of A. alternata. A protein responsible for this conidiation inducing effect was shown for the first time to be a mannose-binding lectin which is also known as PvFRIL (Phaseolus vulgaris fetal liver tyrosine kinase 3-receptor interacting lectin). An unexpected finding was that extracts of the embryonic axis stimulated rather than inhibited porcine α-amylase activity. Phytohemagglutinin (PHA-L in particular), co-extracted with α-amylase inhibitor from red kidney bean seeds, was implicated as an α-amylase stimulator with the potential of greatly assisting digestion of starch. In cotyledonary extracts, amylase stimulatory activity was masked by amylase inhibitory activity that was inactivated when the extracts were boiled for 10 min. An in-gel non-denaturing electrophoretic method was used to show presence of porcine α-amylase isoinhibitors in extracts of the cotyledons and embryonic axis. All other seedling parts as well as seed and root exudates had amylase stimulatory activity. Another improved non-denaturing electrophoretic method with immobilized azoalbumin was developed for in-gel detection of isoinhibitors of bovine trypsin in seed parts. It eliminates the need for both time-consuming and labourious staining, destaining or renaturation steps used in other methods. Accumulation of most of the selected bioactive proteins during seed development in different seed parts appeared to start at 20 days after flower abscission. The activities of these proteins decreased to lower levels after 11 days of germination. Besides these observed developmental changes, under abiotic (UV-C irradiation) and biotic (seedlings co-cultured with A. alternata) stress, increased activity of some of the selected bioactive proteins were detected. In conclusion, this study has contributed to a better understanding of antifungal activity and the selected bioactive proteins in extracts of red kidney bean.

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Schopf, Sven O. [Verfasser]. "Highly porous nanoparticle layers from the gas phase – Stabilization through mechanical compression to withstand capillary forces during imbibition / Sven O. Schopf." Aachen : Shaker, 2018. http://d-nb.info/1186590459/34.

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Bremond, Florian. "Lubrification des contacts sous-alimentés : apport de la micro-texturation de surface." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2012. http://www.theses.fr/2012ECDL0019/document.

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Abstract:

L’appauvrissement en lubrifiant d’un contact élasto-hydrodynamique peut menacer la pérennité du film interfacial séparant les surfaces, entraîner l’augmentation des forces de frottement et l’endommagement rapide du tribosystème. Industriellement, la volonté de réduire les quantités de lubrifiant embarquées et de limiter les opérations de maintenance favorisent la sous-alimentation. L’objectif de cette thèse est de contrôler l’alimentation d’un contact EHD sous-alimenté par une texturation de surface multi-échelle, afin d’assurer une lubrification minimale à l’interface. Une démarche scientifique s’appuyant sur la dissociation des échelles spatiales, temporelles ainsi que sur l’analyse des contributions des écoulements dans les différentes zones du contact a été mise en oeuvre. La compréhension de l’interaction laser/matière en irradiation ultra-brève a permis de générer des texturations nanométriques (ripples) et micrométriques (ondulations et réseaux de cavités) à l’aide d’un laser femtoseconde. La contribution de chaque échelle topographique sur la lubrification d’un contact a été étudiée. Lorsque les forces hydrodynamiques sont faibles (contact statique), l’alimentation d’un contact résulte d’une compétition entre une contribution capillaire et une contribution visqueuse. La macro géométrie des solides déformés ainsi que la viscosité pilotent au premier ordre la propagation du lubrifiant à l’extérieur de la zone haute pression. L’imbibition de la zone de Hertz n’est possible qu’avec l’introduction d’une surface nanotexturée et sa cinétique dépend de l’orientation et de l’amplitude des ripples. Pour des nombres capillaires élevés (contact dynamique), un critère de prédiction de l’apparition de la sous-alimentation a été établi. En présence de réseaux de cavités et sous l’action d’un cisaillement interfacial, les surfaces texturées possédant une capacité de rétention élevée réalimentent la zone de haute pression. Le volume piégé envahit alors le contact puis crée une surépaisseur de lubrifiant qui protège les solides de l’endommagement tout en limitant l’augmentation du frottement. Les texturations nanométriques (ripples) et micrométriques, anisotropes et périodiques, modifient l’équilibre entre les débits de réalimentation et les débits de fuite. Une orientation adaptée des motifs peut contenir le drainage du lubrifiant dans le contact et ainsi empêcher ou retarder l’apparition d’un régime de sous-alimentation totale. Au final, chaque échelle topographique contribue à la réalimentation d’un contact sousalimenté, soit en favorisant l’expansion des réservoirs latéraux, soit en apportant localement du lubrifiant, ou en maintenant un film fluide résiduel sur les surfaces The lubricant depletion of an elasto-hydrodynamic contact may threaten the sustainability of the interfacial film separating the surfaces, can result in the increase of frictional forces and a rapid damage of the tribosystem. Industrially, the trend to reduce the amount of initial lubricant and to limit maintenance promotes starvation of the lubricated contact. The aim of this work is to control the lubricant feeding of a starved EHL contact by a multi-scale surface texturing, in order to ensure minimal lubrication at the interface. A scientific approach based on the separation of spatial and temporal scales, as well as the analysis of the flow contributions in different zones of the contact has been implemented.The understanding of the laser/matter interaction in ultra-short irradation has helped us to generate both nanoscale texturing (ripples) and microscale texturing such as microwaves and networks of micrometric cavities, using a femtosecond laser. The contribution of each topographic scale on the contact lubrication has been analysed. When the hydrodynamic forces are low (static contact), the feeding of the contact results from a competition between capillary and viscous contributions. The macro geometry of the deformed solids and the lubricant viscosity mainly control the lubricant spread around the high-pressure zone. The imbibition of the Hertz contact area is only possible with the introduction of a nanotextured surface. The imbibition kinetics depends on the orientation and amplitude of the ripples. For high capillary numbers (dynamic contact), a criterion has been established in order to predict the occurrence of starvation. Using a network of micro cavities and the action of an interfacial shear, the high retention capacity textured surfaces brings lubricant to the high-pressure zone. The trapped volume propagates inside the contact and creates a film thickness that protects the solids from damages while limiting the increase in friction. Anisotropic and periodic nanoscale and microscale texturing, like ripples, influences the balance between re-feeding and leakage flow rates. A suitable orientation of the geometries may prevent the lubricant from drainage and thus delay the onset of a starved lubrication regime. In conclusion, each topographic scale contributes to re-feed a starved contact, by promoting lateral reservoir extension, by providing lubricant locally where it is needed, or maintaining a residual fluid film on surfaces

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Thiery, Jules. "Water Transfers in Sub-Micron Porous Media during Drying and Imbibition Transferts d'eau en milieux nano-poreux durant le séchage et l'imbibition." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1155/document.

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Abstract:

Le séchage et l’imbibition sont des phénomènes physiques indispensables, de nos jours, à la formulation de nombreux matériaux en milieu industriel. Ces phénomènes, comme on peut l’observer avec l’apparition de fissures lors du séchage d’une peinture fraichement appliquée, peuvent affecter de manière irréversible l’aspect, l’intégrité ou la durabilité du matériau concerné. De plus, dans l’industrie, la connaissance des mécanismes physiques mis en jeu lors de ces étapes de séchage ou d’imbibition reste fréquemment empirique, conduisant à de fortes consommations d’énergie. La compréhension fondamentale de ces phénomènes représente donc un enjeu industriel majeur.En utilisant des techniques de mesure telles que l’Imagerie à Résonnance Magnétique (IRM) ou la microscopie électronique, nous nous sommes intéressés à la physique des écoulements fluides dans des milieux poreux modèles, déformables ou non-déformables, dont la taille caractéristique des pores varie de l’échelle du millimètre à celle de quelques nanomètres.Le résultat essentiel de ces travaux de thèse est la démonstration que l’évolution de la distribution de liquide dans ces milieux modèles, lors du séchage, provient de la compétition entre deux phénomènes physiques, quelle que soit la taille des pores, et que le matériau fissure ou subisse du retrait. Ces phénomènes physiques sont : le ré-équilibrage capillaire, ayant lieu lors de la substitution de l’eau par l’air dans le milieu poreux, provoquant un écoulement fluide selon la direction du gradient des pressions de Laplace imposé au liquide par l’évaporation, et le développement d’une région sèche apparente depuis la surface libre de l’échantillon.Plus précisément, nous montrons que le phénomène de ré-équilibrage capillaire est permanent lors du séchage et permet de maintenir une saturation homogène dans les régions humides de l’échantillon quel que soit le régime de séchage rencontré ou la taille des pores de cet échantillon. Pour des pores de dimension supérieure à quelques nanomètres, nous montrons que le séchage s’opère en deux étapes : une première période à fort taux de séchage dont la durée décroit avec la réduction de la taille des pores, cette étape est suivie d’une seconde période présentant le développement d’une région sèche depuis la surface de l’échantillon provoquant une chute du taux de séchage. Nous démontrons aussi que les phénomènes de fracturation et de retrait peuvent influer de façon significative sur la durée de cette première période.Quand la taille des pores devient inferieure à quelques nanomètres, nous montrons que l’infime rayon de courbure de l’interface eau-air développant dans les pores du milieu poreux tend à limiter le taux d’évaporation de l’échantillon et entraine sa décroissance progressive au cours du séchage. De manière surprenante, dans ce cas particulier, la distribution d’eau à travers l’échantillon reste homogène tout au long du séchage. Cette dernière observation nous renseigne sur le fonctionnement du mécanisme de ré-équilibrage capillaire dans les nano-pores et montre que les propriétés d’écoulement liquides en milieux confinés diffèrent grandement de celles rencontrées dans des milieux plus grossiers Drying and imbibition are widely used in industry to formulate and process materials. Familiar to anyone who ever filled a sponge with water and left it to dry, or spread a coat of paint, fluid to solid transitions may affect the aspect, the integrity and the durability of the material processing. Moreover, in industry this transitional steps frequently relies on empirical techniques for the control of both of these phenomena, resulting in an overconsumption of energy. The understanding of the mechanisms behind drying and imbibition are therefore of crucial industrial stakes.Using measurement techniques such as MRI imaging or electron microscopy, we studied the physics of fluid flow within model deformable and non-deformable porous media with pore sizes ranging from a couple of millimiters to a few nanometers, during imbibition or drying.A fundamental discovery our work features is the demonstration that during convective drying, in any case, namely even down to a nanometric pore size, and even if the material shrinks or fracture during the process, the liquid distribution within a sample evolves from the competition between two phenomena. Particularly, capillary re-equilibration caused by capillary effects inducing liquid flow to equilibrate Laplace pressure throughout the partially saturated regions of the samples, and, the inward development of an apparent dry region from the surface of the sample exposed to the airflow.In details, this manuscript shows that at all time capillary-equilibration enables to maintain a homogeneous saturation within the wet region of the porous sample and two regimes may be distinguished from considerations on the drying rate and the pore size of the material. Namely, for pore sizes superior to a couple of nano meters, a first regime exhibits a high drying rate down to lower saturation with increasing pore size, followed by a second regime where a dry region develops from the sample free surface, resulting in a falling rate period. Note that deformation such as shrinkage and crack may convey the extension of the period of high rate. However, in smaller pores the small curvature of the air-water interface limits the evaporation rate from the very beginning of the process and gives rise to a progressively decreasing drying rate while a homogeneous distribution of water is maintained throughout the sample. This last piece of information emphasizes that in nano-pores capillary equilibration still occurs in a series of instantaneous scattered rearrangements of liquid throughout the sample and finally that the flowing properties of the liquid strongly differ from standard unidirectional liquid flow

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Beckert, Osmar Paulo. "O uso da hidratação como parâmetro para estimar o desempenho de sementes de soja." Universidade de São Paulo, 2001. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11136/tde-13092001-090207/.

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Abstract:

O objetivo do presente trabalho foi o de estudar as relações entre as variações na hidratação inicial, no tamanho e na qualidade fisiológica das sementes de soja. Para tanto, 3 lotes (cultivar BRS-157), com qualidade fisiológica distinta, tiveram as sementes padronizadas por espessura (13/64 de polegada) e submetidas a embebições a 20ºC em períodos variáveis (3, 6, 9 e 12h). Após as embebições, as sementes foram reclassificadas por espessura e, posteriormente à estimativa da freqüência de indivíduos presentes em cada fração, submetidas às avaliações da qualidade fisiológica. Foi verificado que a qualidade fisiológica afeta o teor de água e a espessura alcançados pelas sementes de soja durante a embebição; assim, há a possibilidade de comparar o desempenho fisiológico relativo de lotes por intermédio dos dados de freqüência de espessura em sementes hidratadas. The objective of the present work was to study the relationships among the variations in the initial hydration, size and on physiologic quality of soybean seeds. Three lots (cv.BRS-157) with different physiologic quality had the seeds standardized according to thickness (13/64 inches) and submitted to hydration at 20ºC in variable periods (3, 6, 9 and 12h). After the hydration, the seeds were classified according to thickness and subsequently the individuals' frequency in each fraction was estimated, submitted to evaluations of the physiologic quality. The physiologic quality was verified to affect the water content and the thickness reached by the soybean seeds during the hydration; therefore, it is possible to compare the relative physiologic quality of lots through the thickness frequency data in moisturized seeds.

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Ben, abdelouahab Mohamed Nidal. "Développement d’un procédé super-absorbant pour la décontamination nucléaire en profondeur de matériaux poreux." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC1026.

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Abstract:

Dans le cadre des opérations de démantèlement d’installations nucléaires, diverses opérations de décontamination sont nécessaires. Une des problématiques principales rencontrées concerne la décontamination des matériaux cimentaires du fait de l’incorporation des contaminants dans leurs structures poreuses. Dans ce travail, nous étudions la possibilité d’utiliser un procédé de décontamination de matériaux cimentaires basé sur la méthode de « compresses » qui est principalement utilisée de nos jours pour le dessalement des bâtiments. L’adaptation de cette technique passe d’abord par l’étude des mécanismes physiques qui contrôlent les différentes phases du procédé. Pour ce faire, nous utilisons des systèmes modèles, composés de compresses (pâtes formulées à base de kaolin ou de fibres de cellulose) appliquées sur la surface d’un substrat modèle (empilement de billes de verre), dans le but de comprendre le déroulement du procédé dans son intégralité, et en particulier les transferts hydriques impliqués. Des techniques d’Imagerie par Résonance Magnétique sont donc utilisées pour suivre la distribution de l’eau à l’intérieur de ces systèmes fournissant ainsi des informations originales très complètes. La démarche adoptée consiste à décomposer notre étude en trois axes. Tout d’abord, nous montrons que l’imbibition du substrat à partir de la compresse est rendu possible grâce à sa capacité à se contracter sous l’effet des contraintes capillaires imposées par le substrat. L’état d’équilibre atteint à la fin du processus d’imbibition peut ainsi être contrôlé en ajustant les caractéristiques de la compresse. Ensuite, nous décrivons les différents mécanismes observés lors du séchage de systèmes compresses/substrat en fonction de leur distribution de tailles des pores. Nous montrons que l’extraction d’une grande partie de l’eau (~ 85 %) du substrat par une compresse est assurée par les rééquilibrages capillaires qui permettent une désaturation homogène et simultanée des deux composants du système jusqu’à de très faibles saturations. Enfin, le procédé de décontamination du substrat (initialement contaminé en césium inactif) est évalué pour différents systèmes. Nous montrons que la formation des cristaux de sel (nitrate de césium) lors du séchage des systèmes compresse/substrat peut, dans certaines configurations, limiter le transport des contaminants depuis le substrat vers la compresse diminuant ainsi son efficacité de décontamination Within the framework of decommissioning of nuclear facilities, various decontamination operations are required. One of the main issues is the decontamination of cementitious materials due to the incorporation of contaminants into their porous structures. Throughout this project, we study the possibility of using a process for decontaminating cementitious materials based on the "poultice" method, which is mainly used nowadays for desalination of buildings. Such a technical adaptation first requires a meticulous study of physical mechanisms that control the different phases of the process. For that aim, we use model systems, composed of poultices (based on kaolin or cellulose fibers) applied to the surface of a model substrate (glass beads packing) in order to understand the whole process, and in particular the water transfers involved. Magnetic Resonance Imaging techniques are therefore used to monitor water distribution within these systems, and provide complete original information. Our approach consists in breaking down our study into three axes. First, we study substrate imbibition from a wet poultice. We show that liquid can invade the substrate even if it has a larger pore size than the poultice. The imbibition process stops when the capillary pressure in the substrate balances the stress needed to further contract the poultice. This in particular means that the liquid penetration in a porous medium from a poultice may be controlled by adjusting the poultice characteristics. Then, we provide the detailed drying mechanisms of initially saturated systems depending on their pore size distribution. We show that poultice can extract a large part (~ 85 %) of substrate liquid thanks to capillary equilibration processes that allow both media to desaturate homogeneously and simultaneously up to the very last stages of drying. Finally, decontamination efficiency of substrates initially contaminated by inactive cesium is evaluated. We show that salt crystals (cesium nitrate) growing during the system poultice/substrate drying can, in some configurations, limit contaminants transport from the substrate to the poultice and thus reduce the decontamination efficiency

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Sorlier, Lefort Elodie. "Développement d'un procédé de graduation des carbures cémentés WC-Co basé sur l'imbibition, amélioration de la durée de vie des taillants de forage." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1620.

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Martin, Benoît. "Dynamique des transferts d’humidité au sein de l’épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) : mesures par imagerie X et simulations numériques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0044.

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Abstract:

Les outils numériques sont couramment utilisés par les entreprises de construction pour concevoir et valider les systèmes constructifs en vue de répondre aux exigences thermiques et environnementales des bâtiments. Dans le cas du bois massif, des disparités demeurent entre les simulations numériques et les données expérimentales vis-à-vis des transferts d’humidités. Leur bonne prise en compte est pourtant une donnée essentielle pour garantir la pérennité des ouvrages bois et assurer les performances thermiques de l’ouvrage. Ce travail vise à mieux comprendre les transferts d’humidités au sein du bois massif en vue d’améliorer la capacité prédictive des modèles. Ainsi, plusieurs dispositifs expérimentaux ont été développés pour étudier la dynamique des transferts d’humidité à l’échelle matériau à l’aide de l’imagerie X. Dans un premier temps, des expériences d’imbibition ont été menées pour étudier la migration capillaire dans des échantillons d’épicéa afin de reproduire une exposition à de l’eau liquide lors de la phase de construction. Les images tomographiques 3D ont permis de suivre le cheminement de l’eau et ainsi de mieux comprendre l’effet de l’anatomie sur les transferts. Dans un second temps, la dynamique des transferts d’humidité en conditions non‑isothermes a été étudiée en appliquant une séquence de sollicitations thermiques aux bornes d’un échantillon cylindrique se rapprochant des conditions rencontrées dans une paroi extérieure. L’évolution spatio-temporelle de la teneur en eau au sein de l’échantillon – initialement avec une teneur en eau homogène – a mis en évidence l’effet de la température sur la redistribution de l’humidité. Enfin, ces données expérimentales ont été confrontées aux valeurs issues de simulations numériques suivant différentes configurations illustrant les capacités prédictives et les limites des modèles utilisant une formulation macroscopique pour simuler les transferts couplés chaleur-masse dans le milieu poreux Numerical tools are commonly used by construction companies to design and validate building systems to meet thermal and environmental requirements of buildings. In the case of solid wood, discrepancies remain between numerical simulations and experimental data regarding moisture transfer. However, their correct consideration is essential to guarantee the durability of wood structures and ensure their thermal performance. This work aims to better understand moisture transfer in solid wood in order to improve the predictive capacity of models. For this purpose, several experimental setups were developed to study the dynamics of moisture transfer in wood samples using X-ray imaging. Firstly, imbibition experiments were conducted to study capillary migration in spruce samples to reproduce exposure of wooden construction components to liquid water during the construction phase. The results – from 3D µCT images – allowed to follow the liquid pathways in the pore network of wood and thus to better understand the effect of anatomy on the water migration. Secondly, the dynamics of moisture transfer under non‑isothermal conditions was studied by applying a sequence of thermal solicitations to the ends of a cylindrical sample similar to the conditions encountered in an external wall. The spatio‑temporal evolution of the moisture content within the sample – initially with a homogeneous moisture content – showed the effect of temperature on the moisture redistribution. Finally, these experimental data were compared with values from numerical simulations in different configurations, illustrating the predictive capacities and limitations of models using a macroscopic formulation to simulate coupled heat-mass transfers in a porous medium

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Zhao, Boran. "POLYHIPEs MORPHOLOGY, SURFACE MODIFICATION AND TRANSPORT PROPERTIES." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1542814326480355.

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Ruivo, Céline. "Le Technicolor trichrome : histoire d'un procédé et enjeux de sa restauration." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCA022.

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Abstract:

La compagnie Technicolor est née en novembre 1915 et vientde fêter ses cent ans d’existence. Le procédé de reproductionnaturelle de couleurs Technicolor fut d’abord un procédébichrome, qui connut trois évolutions, avant de devenir un procédétrichrome, autrement désigné procédé n° 4.Le procédé trichrome était techniquement révolutionnairepuisqu’il nécessitait l’utilisation d’une caméra à trois négatifsséparant les trois couleurs primaires rouge, vert, bleu. Latechnique de tirage par imbibition a aussi permis de créer descopies aux qualités intrinsèques équivalentes à celles deslithographies et dont les couleurs ne se modifient pas avec letemps. L’équipement complexe nécessaire aux tournages enTechnicolor a exigé de nouveaux protocoles de travail, ainsi que laformation des équipes des plateaux habituées au noir et blanc.Technicolor a également proposé les services du color consultingafin d’aider à mieux contrôler le rendu des couleurs à l’écran.Cette thèse se propose d’aborder les dimensions historique ettechnique du Technicolor trichrome et d’interroger les techniquesutilisées jusqu’à aujourd’hui afin de restaurer les films tournésavec ce procédé. En raison de l’obsolescence des outils quipermettaient de produire un film en Technicolor, des questions seposent aujourd’hui sur les procédures de restauration des filmstournés entre 1932 et 1955, à l’ère de la technologie ditetrichrome. Il s’agit de la première étude approfondie, en français,portant sur le procédé Technicolor trichrome, ouvrant sur uneréflexion plus élargie sur l’importance de la restauration descouleurs d’origine d’un film The Technicolor Company has celebrated its hundredyears of existence, since it was born in November 1915.Technicolor was, at first, a two-color natural color processthat has been modified three times before becoming a threecolorprocess, also known as the process number four.The three-color process was revolutionary since it impliedthe construction of a three-strip camera, which separated theprimary colors red, blue and green with three negatives. Thelaboratory created also dye transfer printing, a technic thatwas able to create projection prints with visual qualitiesequivalent to lithography. Consequently, the dyes of theTechnicolor prints haven’t fade throughout the years. Inaddition, the three-color equipment included a newworkflow during the film shooting. The crew working onthe film set, used to black and white shooting, had to betrained to work with this medium. Technicolor created aswell the color consulting in order to help the crew tomanage better the color composition.This dissertation is an in depth analysis of the historicaland technical issues of the three-color Technicolor processand interrogates the technical devices that have been used torestore the films. In this way, different questions about theprocedures of restoration of the films, shot between 1932and 1955, are addressed throughout the study. Due to theobsolete status of the three color Technicolor process, thequestion of its reproduction can be problematic. This is thefirst thorough study, written in French, dedicated to thethree-color Technicolor process with an opening to theimportance of restoring the original colors of a film

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Neto, José Antonio Bellini da Cunha. "Transport d'humidité en matériau poreux en présence d'un gradient de température : caractérisation expérimentale d'un béton cellulaire." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10137.

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Abstract:

Cette étude expérimentale porte sur le transfert d'humidité dans le béton cellulaire en présence de gradients simultanés de température et de teneur en eau. Une série d'expériences monodimensionnelles d'imbibition isotherme, de condensation et de séchage sous gradient thermique a été réalisée. Les évolutions des profils de température et de teneur en eau ont été suivies en continu au moyen de capteurs implantes dans le milieu et d'un dispositif de mesure gammamétrique. La théorie classique du transfert de chaleur et de masse en milieu poreux a été utilisée pour identifier deux coefficients de transport associes aux gradients de température et de teneur en eau. Ces coefficients dépendent de l'humidité du matériau et intègrent le transport en phase liquide et en phase vapeur. Les coefficients ont été calculés par un procédé de régression entre les variables mesurées : flux de masse, gradient de température et gradient de teneur en eau. Sur une large plage de teneur en eau proche de zéro, ces coefficients se sont montrés comparables en ordre de grandeur, aux coefficients de transport en phase vapeur seule, tels qu'on peut les estimer à partir de données disponibles de conductivité thermique apparente et de l'isotherme d'adsorption. Une simulation numérique bidimensionnelle des expériences a été réalisée avec pour objectifs : évaluer les perturbations introduites dans les conditions de transfert monodimensionnelles par des pertes latérales de chaleur, éventuellement présentes en cours d'expérimentation, et contrôler a posteriori la validité des coefficients déterminés

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Momeni, Sina. "Non-linear diffusion in fractured porous media and application to dual-medium inter-porosity flux." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS496.

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Abstract:

Les transferts en milieu poreux fracturés sont importants dans de nombreuses applications industrielles telles que la production pétrolière, l'exploitation géothermique, la dépollution des sols ou le stockage géologique. L'analyse dimensionnelle des transferts matrice-fracture doit prendre en compte tous les mécanismes physiques entraînant les transferts, la diffusivité de la pression, la gravité/ségrégation, la force capillaire, l'écoulement visqueux, la diffusion moléculaire pour les transferts de composition et l'altération chimique du fluide/de la roche. La modélisation et la mise à l'échelle de ces transferts décrits par des équations de transport linéaires et non linéaires font l'objet de recherches actives. Le modèle double milieu est un outil puissant pour la mise à l'échelle des transferts à l'échelle des blocs matriciels des réservoirs naturellement fracturés, mais, malheureusement, la plupart de leurs formulations reposent sur la valeur asymptotique (aux temps longs) impliquant un « facteur de forme » déterminé dans un contexte d'écoulement monophasique. Nos travaux visent à améliorer la fiabilité de la mise à l'échelle des modèles matrice-fracture bi-milieu qui sont adoptés pour simuler le transport et les échanges de fluides à l'échelle des réservoirs géologiques. Les solutions analytiques pour la pression monophasique ou la diffusion moléculaire sont bien connues à l'échelle de Darcy. Ces modèles à l'échelle de Darcy ont fourni des solutions de référence dont l'analyse physique aide à mettre en place les méthodes de mise à l'échelle pour paramétrer les modèles à macro-échelle basés sur le concept de double milieu. Cette étude fournit un facteur de forme analytique pour la diffusion linéaire dans le modèle à double milieu avec des conditions aux limites de fracture spécifiques et suggère une correction pour améliorer le simulateur numérique à double milieu. Le transfert matrice-fracture est caractérisé par des comportements précoces et tardifs qui ont orienté notre méthodologie pour résoudre le transfert non linéaire en deux phases. Nous revisitons le problème non linéaire avec condition aux limites de Dirichlet en présentant deux solutions asymptotiques exactes valables pour les temps courts et longs, sous l'hypothèse que la diffusivité s'annule comme une loi de puissance des deux saturations de phase aux valeurs extrêmes de la saturation du fluide. Aux temps, courts une solution auto-similaire exacte déjà connue par ailleurs est adaptée. Dans le domaine des temps longs, un Ansatz s’écrivant sous la forme d'une décroissance temporelle en loi de puissance de la saturation Liquide en Phase Non Aqueuse. Les variations spatiales de la solution sont données analytiquement pour un milieu poreux unidimensionnel. La solution analytique est en très bon accord avec les résultats de simulations numériques impliquant divers ensembles réalistes de paramètres de transport d'entrée. Dans le cas multidimensionnel de forme arbitraire, un algorithme à convergence rapide basé sur une séquence en virgule fixe a été développé. Les comparaisons avec des simulations complètes pour plusieurs géométries de blocs typiques montrent un excellent accord. Ces solutions analytiques généralisent la représentation linéaire monophasique du terme d'échange matrice-fracture au transfert d'imbibition capillaire biphasique. Cette formulation tient compte de la non-linéarité des équations d'écoulement locales en utilisant la dépendance en loi de puissance de la conductivité pour une faible saturation en NAPL. L'exposant correspondant peut être prédit à partir des paramètres de conductivité d'entrée. La généralisation des résultats à des blocs matriciels représentatifs à deux ou trois dimensions est également présentée, et les résultats sont confirmés. Enfin, nous présentons un modèle de transfert matrice-fracture avec un temps caractéristique portant sur toute la gamme d'une imbibition capillaire à contre-courant dans un système de blocs 2D ou 3D Transfers in fractured porous media are involved in many industrial applications such as oil production, geothermal exploitation, soil remediation, or geological storage. Dimensional analysis of matrix-fracture transfers must consider all physical mechanisms driving transfers, pressure diffusivity, gravity/segregation, capillary force, viscous flow, molecular diffusion for compositional transfers, and chemical alteration of fluid/rock. Modeling and up-scaling these transfers in linear and non-linear forms remain a major challenge in many applications. The “dual-medium” model is a powerful tool for up-scaling transfers in the matrix block scale of Naturally Fractured Reservoirs but, unfortunately, most of their formulations rely on the asymptotic value (at large/late times) of a so-called “shape factor” in a single-phase flow context. This research increases the reliability of up-scaling of matrix-fracture dual-medium models that are adopted to simulate fluid or heat transport at the scale of geological reservoirs. Analytical solutions for single-phase diffusion are well-known in Darcy-scale. These Darcy-scale models provided reference solutions whose physical analysis helps in setting up the upscaling methods for parameterizing the macro-scale models based on the dual-medium concept. This study derived an analytical shape factor for linear diffusion in the dual-medium model with specific fracture boundary conditions and suggested a correction function to modify the dual-medium numerical simulator. The matrix-fracture transfer time is characterized by early- and late-time behaviors that turned to our methodology to solve the non-linear two-phase transfer. In many situations of practical interest, capillarity is the dominant driving force and the saturation-dependent diffusion coefficient vanishes at the saturation end points, which renders the driving equation highly singular. We revisit this non-linear problem with Dirichlet boundary condition by presenting two exact asymptotic solutions valid for early- and late-times, under the assumption that the diffusivity vanishes as a power-law of both phase saturations at the extreme values of the fluid saturation. In the early-time an exact self-similar solution is adopted. Focusing on the late-time domain, the asymptotic solution is derived using an Ansatz that is written under the form of a power-law time decay of the NAPL saturation. The spatial variations of the solution are given analytically for a one-dimensional porous medium corresponding to parallel fracture planes. The analytical solution is in very good agreement with the results of numerical simulations involving various realistic sets of input transport parameters. Generalization to the case of two- or three-dimensional matrix blocks of arbitrary shape is proposed using a similar Ansatz. A fast converging algorithm based on a fixed-point sequence starting from a suitable first guess was developed. Comparisons with full-time simulations for several typical block geometries show an excellent agreement. These analytical results generalize linear single-phase representation of matrix-to-fracture exchange term to two-phase capillary imbibition transfer. This formulation accounts for the non-linearity of the local flow equations using the power-law dependence of the conductivity for low NAPL saturation. The corresponding exponent can be predicted from the input conductivity parameters. Similar findings are also presented and validated numerically for two- or three-dimensional matrix blocks. Finally, we present a matrix-fracture transfer model with a characteristic time that scales the full range of a counter-current capillary imbibition in a multi-dimensional system.That original approach paves the way to research leading to a more faithful description of matrix-to-fracture exchanges when considering a realistic fractured medium composed of a population of matrix blocks of various size and shapes

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Levaché, Bertrand. "Dynamiques d'imbibition en milieu confiné." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00966910.

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Abstract:

Ce travail de thèse expérimental porte sur les dynamiques d'imbibition en milieu confiné. Cette situation survient lorsque un fluide mouillant les parois d'un solide vient déplacer un second fluides non-miscible. La divergence des contraintes visqueuses au niveau de la ligne de contact avec le solide complexifie la description de la forme et de la dynamique d'invasion du ménisque qui ne peut se résumer, même aux échelles macroscopique du confinement solide, à l'avancement d'un front liquide homogène. L'absence de longueur caractéristique intrinsèque aux fluides nécessite de tenir compte des couplages entre écoulement et forme des interfaces à toutes les échelles, depuis le nanomètre (interactions moléculaires) jusqu'à l'échelle du confinement (une centaine de micromètres dans nos expériences). Ce caractère multi-échelle est au centre des travaux effectués durant cette thèse. A l'aide du développement de nouveaux outils micro-fluidiques, nous étudions quantitativement l'imbibition dans une géométrie de type Hele-Shaw. Une étude à la fois expérimentale et numérique nous permet de mettre en évidence l'existence d'une nouvelle transition d'entrainement. Une étude complète du modèle numérique nous permet ensuite d'unifier ce nouveau mode avec celui reporté jusqu'à présent dans la littérature. Nous nous intéressons aussi à l'imbibition dans des réseaux poreux modèle. Nous identifions alors expérimentalement un nouveau mode d'invasion généralisant l'entrainement obtenu précédemment. Ce scénario est piloté par l'écoulement en film de coin autour des obstacles constituant le poreux. Nous proposons alors un critère géométrique simple pour discriminer les différents modes d'invasions.

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Dallel, Dorra. "Etude expérimentale modèle de l'imbibition capillaire de substrats poreux à volume et structure de pores ajustables." Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870951.

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Abstract:

L'imbibition est d'une importance fondamentale dans de nombreuses applications technologiques et intervient par ailleurs dans de nombreux phénomènes naturels (industrie textile, industrie pharmaceutique, érosion des sols ....). Malgré l'importance de ce phénomène, la description et la modélisation des mécanismes d'imbibition sont encore sujettes à discussion dans la littérature, en particulier, la prédiction des cinétiques d'imbibition à partir de la connaissance de la topographie du milieu poreux. L'objectif de ce travail de thèse a été de relier les cinétiques d'imbibition à la structure du milieu poreux imbibé. Pour cela, nous avons étudié l'imbibition capillaire (ou spontanée) en suivant une démarche expérimentale dans laquelle nous avons utilisé des substrats poreux modèles dont nous contrôlons le volume et la structure de pores. La configuration d'imbibition choisie dans ce travail est celle d'une goutte sessile (ou posée).Ces travaux ont permis de mettre en œuvre une technique de construction de pastilles macroscopiques, autosupportées et cohésives, par assemblage de microbilles de polymère. Ces systèmes modèles ont été utilisés pour étudier les cinétiques d'imbibition capillaire de liquides dans des supports tridimensionnels à structure de pores complexe en fonction de la taille des microbilles constituant la pastille poreuse, de la reconstruction thermique, de la perméabilité pour une structure poreuse bicouches et de la force capillaire. Ces études ont permis entre autres de mettre en évidence des régimes cinétiques et des transitions d'imbibition inattendues dans ces systèmes (régimes visqueux et inertiel).

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Korchi, Fatima Zahra El. "Approche expérimentale multi-échelle de l'effondrement capillaire de sols granulaires." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS036/document.

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Abstract:

L'imbibition d’eau pour les matériaux granulaires induit des changements dans la morphologie des ponts capillaires qui passent d'une forme isolée (entre deux grains voisins), à une forme fusionnée (entre plusieurs grains voisins). Ces changements de morphologie des ponts liquides influencent le comportement mécanique de ces matériaux, et peuvent être à l’origine d’instabilités telles que l’effondrement capillaire. La thèse présente une approche expérimentale multi-échelle au laboratoire de l'effondrement capillaire de matériaux granulaires lors d'une imbibition d'eau. L’approche concerne les trois échelles: macroscopique d'un Volume Élémentaire Représentatif, mésoscopique de quelques grains et locale de trois ou quatre grains. À l'échelle macroscopique, des essais d’imbibition, dans une cellule triaxiale, ont permis l'identification et l'analyse du phénomène d'effondrement capillaire en mettant l'accent sur l'évolution des déformations dans le temps. Les essais sont réalisés sur deux types de matériaux granulaires, le premier est un matériau constitué de billes de verre et le deuxième est un sable concassé. Une fraction argileuse est parfois incorporée au matériau. Plusieurs paramètres ont été étudiés en vue de comprendre leurs contributions dans le déclenchement du phénomène d'effondrement comme : la granularité, la teneur en eau initiale, la compacité initiale et le pourcentage des particules argileuses. Aux échelles mésoscopique et locale, on propose une étude expérimentale de caractérisation du comportement mécanique des matériaux granulaires dans le régime pendulaire et funiculaire. On s’intéresse en particulier à l’effet de l’imbibition et de la coalescence sur la force capillaire entre les grains solides à l’échelle considérée. Les essais d'imbibition sont réalisés par ajout d’incréments de volume d’eau aux ponts capillaires. Les résultats relatifs au comportement et à l’effondrement à l’échelle macroscopique lors de l'imbibition d'eau sont discutés en s’aidant des résultats obtenus aux échelles inférieures Wetting in granular materials induces changes in the morphology of capillary bridges which pass from an isolated form (between two neighboring grains) to a merged form (between several neighboring grains). These changes in the morphology of the liquid bridges impact the mechanical behavior of these materials, and can lead to instabilities such as capillary collapse. The thesis presents a multi-scale experimental approach in the laboratory of the capillary collapse of granular materials during wetting. The approach concerns the three scales: macroscopic of a Representative Elementary Volume, mesoscopic of several grains and local of three or four grains. At the macroscopic scale, the wetting tests, carried out in a triaxial cell, allowed the identification and the analysis of capillary collapse phenomenon, focusing on the evolution of deformations over time. The tests are carried out on two granular materials, the first is a material made of glass beads and the second is a crushed sand. A clay fraction is sometimes incorporated into the material. Several parameters have been studied in order to understand their contributions to the triggering of the collapse phenomenon, such as: grain size, initial water content, initial compactness and percentage of clay particles. At the mesoscopic and local scales, an experimental study is proposed to characterize the mechanical behavior of a granular materials, in the pendular and funicular regimes. In particular, this study focus on the effect of the wetting and the coalescence of bridges, on the capillary force between grains at the considered scale. Wetting tests were performed by adding water volume increments to the capillary bridges. The results on behavior and collapse at the macroscopic scale during wetting are discussed using the results obtained on the lower scales

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Hoang, Ngoc Lan. "Etudes des propriétés hydromécaniques d’un sable limoneux : de la saturation partielle à la saturation complète." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSET005/document.

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Abstract:

Cette thèse concerne la caractérisation expérimentale d’un sable limoneux provenant du barrage de Livet – Gavet (38) dans le cadre du projet ANR TerreDurable avec plusieurs objectifs : 1- Caractériser au travers d’essais de laboratoire le comportement hydromécanique d’un sable fin limoneux (sol A1 dans la classification GTR) en fonction de son état de saturation. Lors de cette étude, un accent particulier est porté sur la caractérisation de ce comportement dans le domaine proche de la saturation. 2- Interpréter le comportement hydrique du matériau sur chemin de drainage – imbibition en relation avec l’analyse de sa microstructure. 3- Fournir d’un point de vue général une base de données et d’analyses exhaustive permettant le développement et la calibration de modèles de comportement des sols fins proches de la saturation, en particulier en considérant des chemins de chargement hydromécanique complexes. Pour l’ensemble de cette étude, le matériau est considéré sous deux états : soit à l’état de pâte (matériau normalement consolidé) préparée à une teneur en eau proche de la limite de liquidité, soit sous forme compactée (matériau sur-consolidé) à différentes énergies de compactage et différentes teneurs en eau initiales This thesis concerns the experimental characterization of a silty sand from the Livet - Gavet dam (38) as part of the ANR TerreDurable project, for following objectives: 1- Through laboratory tests, characterize the hydro-mechanical behaviour of a fine silty sand (Type A1 in the GTR classification) according to its saturation state. In this study, particular emphasis is placed on the characterization of this behaviour in the near-saturated domain. 2- Interpret the water behaviour of material on the drainage - imbibition cycles, in relation to the analysis of its microstructure. 3- From a general point of view, provide a comprehensive database and analysis allowing the development and calibration of models of near-saturated fine soil's behaviour, in particular, by considering complex hydro-mechanical loading paths. For all tests in this study, the material is considered in two states: either in the state of paste (normally consolidated material) prepared at water content close to the limit of liquidity, or in compacted state (over consolidated material) at different compaction energies and different initial water contents

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Dissertations / Theses on the topic 'Imbibition'

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