Dissertations / Theses: 'Modélisation du transport des solutés'

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Carrayrou, Jérôme. "Modélisation du transport de solutés réactifs en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2001/Carrayrou_Jerome_2001.pdf.

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Fahs, Marwan. "Modélisation du transport réactif multicomposants en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2007/FAHS_Marwan_2007.pdf.

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Abstract:

La modélisation du transport réactif se fait séquentiellement avec l’approche de séparation d’opérateur (OS) ou bien simultanément avec l’approche globale (GA). Les premiers travaux de modélisation de transport réactif ont montré la supériorité de (OS) par rapport à (GA). Des travaux récents ont cependant mis en évidence la faiblesse de OS dans certaines configurations. Dans la première partie de ce travail nous avons étudié les approches (OS) et (GA) dans différentes configurations chimie-transport. Afin d’éviter l’inconvénient majeur de (GA), à savoir son coût élevé en temps de calcul, on a développé un nouveau modèle de calcul robuste et efficace. Les résultats qu’on a obtenus montrent qu’avec ce modèle, (GA) devient plus efficace et plus précise que (OS). Cet avantage devient prononcé dans le cas d’une chimie complexe avec des réactions de sorption et/ou de précipitation/dissolution. La deuxième partie de ce travail s’intéresse au développement des schémas numériques pour la modélisation du transport réactif. La plupart des modèles existants utilisent des méthodes Eulériennes qui imposent des discrétisations très fines en espace et en temps et par conséquent des temps de calculs prohibitifs. Afin de remédier à ce problème on a utilisé la méthode ELLAM. L’objectif de ce travail est de développer les potentialités des méthodes ELLAM pour résoudre le problème du transport réactif. Une première étape consiste à combiner les ELLAM avec OS et GA. Les résultats obtenus montrent que pour les réactions cinétiques OS_ELLAM est la plus efficace. Cependant, pour les réactions à l’équilibre, ELLAM_GA devient préférable. La deuxième étape est l’amélioration des ELLAM afin d’éviter le problème de diffusion numérique. On a donc développé une nouvelle formulation des ELLAM. Cette formulation a été testée pour le transport linéaire et non linéaire. Les résultats montrent que notre nouvelle approche n’est pas sensible au pas de temps et évite toute diffusion numérique
The modeling of reactive transport is done sequentially with the operator splitting approach or simultaneously with the global approach. The first work in reactive transport showed the superiority of (OS) compared to (GA). However, recent work highlighted the OS weakness in certain configurations. In the first part of this work we studied the tow approaches (OS) and (GA) for various configurations of chemistry-transport. In order to avoid the major disadvantage of (GA), who is the high cost in CPU time, we developed a new efficient and robust model. The obtained results show that, with this model, (GA) becomes more efficient and more precise than (OS). This advantage becomes more important in the case of complex chemistry with sorption and precipitation/dissolution reactions. The second part of this work is interested to the development of numerical schemes for modeling reactive transport. In fact, the majority of the existing models use Eulerian methods for the transport equations. These methods require a very fine space and time discretization and consequently a prohibitory CPU times. In order to solve this problem, we use in this work the Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method (ELLAM). The objective of this work is to develop the potentialities of ELLAM to solve the reactive transport problem. The first step of this part consists in combining the ELLAM with OS and GA. The obtained results show that for kinetic reactions, OS_ELLAM is more efficient than GA_ELLAM. However, for the equilibrium reactions, ELLAM_GA becomes preferable. The second step is the improvement of the ELLAM in order to avoid the numerical diffusion problem. A new formulation of ELLAM is developed. This formulation was tested for linear and nonlinear transport. The result shows that our new approach is less sensitive to the time step and avoids any numerical diffusion

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Tran, Ngoc Tien Dung. "Transport de solutés dans un milieu à double-porosité non saturé. Modélisation par homogénéisation et applications." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10097.

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Abstract:

Cette thèse présente le développement des modèles du transport de solutés dans un milieu à double-porosité non saturé, en utilisant la méthode d'homogénéisation asymptotique. Les modèles macroscopiques concernent les phénomènes de diffusion, diffusion-convection et dispersion-convection, selon les nombres adimensionnels caractérisant le régime du transport. Les modèles consistent en deux équations couplées, traduisant le non-équilibre local des concentrations. L'implémentation numérique des modèles à double-porosité est réalisée à l'aide du code COMSOL Multiphysics et confrontée avec la solution du même problème à l'échelle fine. Cette implémentation permet de résoudre de manière couplée l'équation de la concentration dans la macro-porosité et celle dans la micro-porosité (calculs à deux échelles). Les calculs du tenseur de dispersion ont été également réalisés. La dispersivité calculée à partir du coefficient de dispersion met en évidence l'influence du degré de saturation, des propriétés physiques du domaine de la macro-porosité et de la structure interne du milieu à double-porosité. Deux séries d'expériences ont été effectuées sur le modèle physique à double-porosité, constitué de billes d'argile solidifiée, distribuées périodiquement dans le sable d'Hostun HN38. La première série a concerné la validation du modèle de l’écoulement non saturé par des expériences du drainage. La deuxième série a été dédiée aux expériences de dispersion en régime permanent d’écoulement non saturé (teneur en eau mesurée par rayonnement gamma). La comparaison entre les simulations numériques et les observations montre un très bon accord. Ceci permet de valider les modèles développés
This Ph. D thesis presents the development of the solute transport models in unsaturated double-porosity medium, by using the asymptotic homogenization method. The obtained macroscopic models concern diffusion, diffusion-convection and dispersion-convection, according to the transport regime which is characterized by the non-dimensional numbers. The models consist of two coupled equations that show the local non-equilibrium of concentrations. The double-porosity transport models were numerically implemented using the code COMSOL Multiphysics (finite elements method), and compared with the solution of the same problem at the fine scale. The implementation allows solving the coupled equations in the macro- and micro-porosity domains (two-scale computations). The calculations of the dispersion tensor as a solution of the local boundary value problems, were also conducted. It was shown that the dispersivity depends on the saturation, the physical properties of the macro-porosity domain and the internal structure of the double-porosity medium. Finally, two series of experiments were performed on a physical model of double-porosity that is composed of a periodic assemblage of sintered clay spheres in Hostun sand HN38. The first experiment was a drainage experiment, which was conducted in order to validate the unsaturated flow model. The second series was a dispersion experiment in permanent unsaturated water flow condition (water content measured by gamma ray attenuation technique). A good agreement between the numerical simulations and the experimental observations allows the validation of the developed models

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Tran, Ngoc Tien Dung. "Transport de solutés dans un milieu à double-porosité non saturé. Modélisation par homogénéisation et applications." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00327123.

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Abstract:

Cette thèse présente le développement des modèles du transport de solutés dans un milieu à double-porosité non saturé, en utilisant la méthode d'homogénéisation asymptotique. Les modèles macroscopiques concernent les phénomènes de diffusion, diffusion-convection et dispersion-convection, selon les nombres adimensionnels caractérisant le régime du transport. Les modèles consistent en deux équations couplées, traduisant le non-équilibre local des concentrations. L'implémentation numérique des modèles à double-porosité est réalisée à l'aide du code COMSOL Multiphysics et confrontée avec la solution du même problème à l'échelle fine. Cette implémentation permet de résoudre de manière couplée l'équation de la concentration dans la macro-porosité et celle dans la micro-porosité (calculs à deux échelles). Les calculs du tenseur de dispersion ont été également réalisés. La dispersivité calculée à partir du coefficient de dispersion met en évidence l'influence du degré de saturation, des propriétés physiques du domaine de la macro-porosité et de la structure interne du milieu à double-porosité. Deux séries d'expériences ont été effectuées sur le modèle physique à double-porosité, constitué de billes d'argile solidifiée, distribuées périodiquement dans le sable d'Hostun HN38. La première série a concerné la validation du modèle de l'écoulement non saturé par des expériences du drainage. La deuxième série a été dédiée aux expériences de dispersion en régime permanent d'écoulement non saturé (teneur en eau mesurée par rayonnement gamma). La comparaison entre les simulations numériques et les observations montre un très bon accord. Ceci permet de valider les modèles développés.

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Fauré, Marie-Hélène. "Migration de particules et solutés en milieu poreux : modélisation du transport simultané de particules argileuses et de radionucléides sous l'effet d'un gradient de salinité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL046N.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes qui contrôlent le transport de particules et de radionucléides dans les milieux poreux naturels ou artificiels est un élément clé dans l'évaluation de la sureté des sites de stockage de déchets radioactifs. Une étude expérimentale a été entreprise afin de caractériser la mobilité des particules argileuses d'un milieu non consolidé sable-bentonite 5% placé dans une colonne de laboratoire au contact d'une solution saline percolante. Une méthode originale de chromatographie de gradient de salinité a permis de mettre en évidence et de quantifier des comportements types: existence de seuils de déstabilisation des particules, apparition de chemins préférentiels, formation de zones stagnantes qui échangent avec l'eau en écoulement. L’approche modélisatrice a consisté à prendre en compte une loi de distribution des particules entre la surface du milieu poreux et la phase aqueuse au contact du solide, fonction de la concentration de chlorure de sodium. Cette fonction de distribution couplée d'une part avec un modèle d'adsorption des radionucléides et d'autre part avec un modèle de transport type convectif dispersif avec zones stagnantes, a permis de simuler le transport de solutés et de particules lors d'une modification des conditions de l'environnement salin. Le modèle a été validé sur des expériences d'injections transitoires de césium, calcium, neptunium, dans un gradient de chlorure de sodium

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Orgogozo, Laurent. "Transport de soluté biologiquement actif en milieu poreux incluant une phase biofilm : de la modélisation numérique aux perspectives expérimentales." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL091N/document.

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Abstract:

Modéliser les phénomènes de transport de solutés organiques en milieux poreux colonisés par des populations bactériennes se développant sous forme de biofilms est un domaine de recherche important pour un certain nombre d’applications environnementales, comme par exemple pour les méthodes de bioremédiation des sols et des eaux contaminés par des polluants organiques (biosparging, bio-barrières …). Les biofilms, qui sont composés principalement de bactéries et de substances polymériques extracellulaires, peuvent se développer sur les parois de grains d’un milieu poreux. Le métabolisme bactérien dégrade les solutés organiques et contribue ainsi à la diminution de la contamination. Le transport bio-réactif de composés organiques dans un milieu poreux incluant un biofilm est un problème fortement multi-échelle (depuis l’échelle de la bactérie jusqu’à l’échelle de l’aquifère) et fortement couplé (avec des phénomènes hydrodynamiques, physico-chimiques et biochimiques). Le soluté organique est transporté par convection et diffusion dans la phase fluide et diffuse dans la phase biofilm, où il est dégradé par le métabolisme bactérien. Le but de ce travail est de développer des modèles de transport bio-réactif définis à l’échelle de Darcy à partir des données disponibles à l’échelle du pore, en adoptant la méthode de changement d’échelle dite de prise de moyenne volumique. Dans le cas général, une telle approche conduit à un modèle macroscopique de transport à deux équations couplées (une équation par phase de transport). En considérant les relations entre les concentrations moyennées dans chaque phase, plusieurs régimes de transport permettant de dégénérer ce modèle en modèle à une seule équation peuvent être identifiés. L’hypothèse d’équilibre de masse local conduit à un tel modèle simplifié. En condition de non-équilibre, deux cas limites permettent également de développer des modèles de transport à une équation : le cas où le taux de biodégradation est contrôlé par le transfert de masse externe et le cas ou il est contrôlé par la cinétique de réaction. L’utilisation de ces quatre modèles implique la résolution numérique de problèmes de fermeture, afin d’évaluer les paramètres macroscopiques de transports (tenseur de dispersion, taux de dégradation …). Des calculs de coefficients effectifs ont été effectués dans différentes conditions de transport afin d’étudier leur comportement. Les résultats de ces modèles ont été comparés avec ceux obtenus par simulations directe à l’échelle microscopique pour une géométrie de pore bidimensionnelle stratifiée. À partir de ces comparaisons, les domaines de validité de chaque modèle ont été identifiés en termes de conditions hydrodynamique et biochimique de transport. (i.e. le nombre de Péclet et le nombre de Damköhler). Le développement d’un modèle expérimental de transport en milieux poreux incluant un biofilm a également été entamé, afin d’une part d’effectuer une validation expérimentale des modèles numériques préalablement développés et d’autre part de fournir un outil supplémentaire pour l’étude des phénomènes considérés
Modeling transport in porous media of organic chemical solute in presence of a bacterial population growing as biofilms is an important area of research for environmental applications, for example for remediation of groundwater contaminated by organic pollutants (biosparging, bio-barriers …). Biofilms, which are composed of bacteria and extracellular organic substances, grow on the pore walls of the porous medium. Bacteria degrade the organic solute by their metabolism and thus may contribute to pollution decrease. Bio-reactive transport of an organic solute in a porous medium including a biofilm phase is a strongly multi-scale (from the bacteria scale to the heterogeneity scale of the aquifer) and coupled (involving hydrodynamic, physicochemical and biochemical phenomena) process. The organic solute is transported by convection and diffusion in the fluid phase and diffuses into the biofilm phase, where it is degraded by bacterial metabolism. The goal of this work is to develop macroscopic models of bio-reactive transport at the Darcy-scale through volume averaging based on the data available at pore-scale. In the general case, the macroscopic system obtained by averaging pore-scale equations is a two coupled equations system (one equation for each phase), called two-equation model. By considering the relation between averaged concentration in the fluid phase and averaged concentration in the biofilm phase, several regimes of transport can be found which allow simplifying this system into a one equation system. The local mass equilibrium assumption leads to such a simplified model. When an equilibrium relationship between phases cannot be considered, a one equation model may though be developed if the biodegration rate is limited by external mass transfer or by the kinetics of bacterial metabolism. The use of these models implies the numerical solving of closure problems, in order to set up the values of the macroscopic transport parameters (dispersion tensor, interfacial flux …). Computations of these effective coefficients have been performed in different situations of mass transport in porous medium in order to study their behaviour. The results of these models have then been compared with direct simulations performed on a simplified geometry representative of a two-dimensional porous medium including a biofilm phase. Based on these comparisons, the validity domain of this model has been identified in terms of hydrodynamic and biochemical conditions of transport (i.e. the Péclet number and the Damköhler number). The set up of an experimental model of transport in a porous media including a biofilm phase has also been started, in order to make experimental validations of the previously developed numerical models and to build up an additional tool to study the considered phenomena

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Chatelain, Marc. "Modélisation des phénomènes de transport solutal et étude d’un dispositif de brassage pour la purification du silicium photovoltaïque." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI105/document.

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Abstract:

Cette étude s’intéresse à la modélisation de la ségrégation des impuretés lors des procédés de solidification dirigée du silicium pour l’industrie photovoltaïque. Il s’agit d’un problème multi-physiques et multi-échelles qui nécessite des modèles efficaces pour pouvoir traiter des configurations industrielles en 3D. La première partie de l’étude porte sur le développement de fonctions de paroi solutales dans le but d’estimer la ségrégation sans résoudre numériquement la couche limite solutale. Un modèle analytique est alors utilisé pour estimer le paramètre convecto-diffusif à partir de la contrainte de frottement à l’interface solide/liquide. L’approche proposée consiste à coupler une simulation hydrodynamique de la convection dans la phase liquide et un calcul analytique de la ségrégation. Cette démarche est validée sur un cas de référence en 2D. Le modèle développé fournit une estimation pertinente de la concentration dans un lingot solidifié avec une vitesse imposée, y compris sur un maillage ne résolvant pas la couche limite solutale. La deuxième partie de l’étude concerne l’utilisation d’un système de brassage mécanique dans le but de favoriser la ségrégation des impuretés. Des simulations transitoires de brassage sont réalisées avec le logiciel FLUENT. Les résultats sont comparés à des mesures de champ de vitesse par PIV effectuées sur une maquette en eau, afin de valider le modèle hydrodynamique. La simulation de brassage est ensuite couplée à un calcul de ségrégation en régime quasi-permanent qui permet d’analyser l’influence de l’écoulement sur la couche limite solutale. Dans la dernière partie de l’étude, une simulation de solidification dirigée 3D instationnaire en régime de convection forcée, intégrant la thermique du four, est réalisée. Un modèle empirique de forces volumiques est alors proposé pour décrire l’écoulement lié au brassage dans le silicium liquide. Une première tentative d’estimation des ségrégations par l’approche analytique est ensuite mise en œuvre
The present study focuses on solute segregation during photovoltaic silicon directional solidification. This multi-physics problem involves various spatial and temporal scales. The numerical simulation of this process requires efficient models, especially for 3D industrial configurations. In the first part of the study, solute wall functions are derived from a scaling analysis in order to estimate the segregations without numerical resolution of the solute boundary layer. The method is based on the coupling of an hydrodynamic simulation of convection in the liquid phase and an analytical segregation computation. The developed analytical model provides an estimation of the convecto-diffusive parameter from the wall shear-stress at the solid/liquid interface. A reference case in 2D with imposed solidification rate is used for validation purposes. The developed model provides a meaningful estimation of concentration fields in the ingots. In a second part, we focus on segregation optimization by a mechanical stirrer. Transient stirring simulations, using a sliding mesh technique, are achieved with FLUENT commercial software. Results are compared to PIV velocity field measurements performed on an experimental setup using water. A segregation computation in a quasi-steady regime is then implemented in the stirring simulation. The effect of the stirring parameters are directly observed on the solute boundary layer at the solid/liquid interface. In a third part, a transient solidification simulation, including furnace thermal conditions, is performed in a 3D configuration with forced convection. The flow generated by the impeller is described thanks to an empirical model based on body forces. A first attempt is finally made to retrieve segregations in the ingot with the developed analytical method

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Joodi, Ali Salim. "Apport de l'équation de Brinkman à la modélisation de l'écoulement d'eau et du transport de soluté dans l'aquifère karstique : application au système karstique du Val d'Orléans." Thesis, Orléans, 2009. http://www.theses.fr/2009ORLE2021/document.

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Abstract:

Les aquifères karstiques sont caractérisés par un écoulement rapide dans les conduits karstiques et un écoulement lent dans la roche encaissante (matrice). En raison de cet écoulement rapide, ces aquifères sont fortement vulnérables à la pollution. L'objectif principal de cette thèse est d’évaluer l'importance des échanges d'eau à l'interface entre les conduits et la matrice et par conséquent l’impact de ces échanges sur le transport de soluté dans le système karstique. Pour investiguer l’apport de l'équation de Brinkman à l’évaluation des écoulements d'eau, un modèle dont la géométrie du conduit est décrite par la fonction sinus a été établi. Deux scénarii sont appliqués. Le scénario A emploie la loi de Darcy dans le conduit et la matrice. Le scénario B emploie l'équation de Brinkman et la loi de Darcy dans le conduit et la matrice, respectivement. Le terme supplémentaire de l’équation de Brinkman décrivant les forces de cisaillement joue un rôle prédominant sur l'échange d’eau entre le conduit et la matrice lorsque les conduits sont sinueux. Le modèle hydrodynamique - transport a été appliqué au système karstique du Val d’Orléans. La calibration a démontré que le meilleur diamètre moyen du conduit est de 5 m, la perméabilité dans la roche encaissante est de 5,7×10-10 m2 et celle du conduit de 1,65×10-5 m2 à 5,5×10-5 m2. Les prédictions du modèle hydrodynamique - transport ont été comparées aux crues de la Loire observées dans les années 1992 et 1993 durant lesquelles les concentrations en chlorure (traceur naturel conservatif) ont été dosées dans la Loire et à la source du Bouillon. Avec un coefficient d’emmagasinement dans la matrice de 0,9 m-1, la distance pénétrée par l'eau de la crue dans la matrice est d'environ 530 m en deux mois pour une crue de 2 m (exemple de 1993)
The karst aquifers are characterized by a fast flow in the karstic conduits and a slow flow in the matrix. Because of this fast flow, these aquifers are strongly vulnerable to pollution. The main aim of this thesis is to evaluate the importance of water exchanges at the interface between the conduits and the matrix and by consequence the impact of these exchanges on the solute transport in the karst system. To investigate the contribution of the Brinkman equation to the evaluation of the water flows, a model whose geometry of the conduit is described by the sine function was established. Two scenarii are applied. Scenario A employs Darcy’s law in the conduit and the matrix. The scenario B employs the Brinkman equation and Darcy’s law in the conduit and the matrix, respectively. The additional term of the Brinkman equation describing the shear stress plays a predominant role on the water exchange between the conduit and the matrix when the conduits are sinuous. The hydrodynamic - transport model was applied to the karst system of the Val d’Orléans. The calibration showed that the best average diameter of the conduit is of 5 m, the permeability in the hosted rock is of 5.7×10-10 m2 and that of the conduit of 1.65×10-5 m2 to 5.5×10-5 m2. The results of the hydrodynamic - transport model were compared to floods of the Loire observed in the years 1992 and 1993 during which the chloride concentrations (tracer conservative naturalness) were proportioned in the Loire and Bouillon Spring. With a storage coefficient in the matrix 0.9 m-1, the distance penetrated by the water in the matrix is approximately 530 m in two months for a rising of 2 meters (example of 1993)

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Dawood, Ihssan. "Modélisation du transfert de métaux lourds dans les sols non saturés (modèle fractionnaire hydrogéochimique)." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00422621.

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Abstract:

Beaucoup d'études ont montré que l'équation d'advection-dispersion classique ne permet pas de simuler correctement le transport de solutés dans les sols hétérogènes, ni de prendre en considération la spéciation des solutés dans les systèmes géochimiques que constituent les sols. Dans ce travail, un modèle fractionnaire hydrogéochimique a été proposé pour simuler le transport et la spéciation des métaux lourds dans la zone non saturée des sols, que ce soit en régime permanent ou transitoire. Ce modèle a été proposé pour remédier aux limitations du modèle classique d'advection dispersion. En régime permanent, la solution analytique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion a été couplée sous MATLAB au modèle de réactions géochimiques, et ce nouveau modèle a été validé à l'aide de résultats expérimentaux. En régime non permanent, une nouvelle solution numérique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion est proposée, et couplée avec un modèle d'écoulement et un modèle géochimique. Le modèle résultant, programmé sous MATLAB, a été testé en le comparant à des simulations obtenues avec les codes HYDRUS-1D et HP1. Les résultats de validation ont montré que le nouveau modèle fractionnaire reproduit bien le transfert de solutés dans la zone non saturée des sols et qu'il est capable de donner plus de détails sur les espèces chimiques présentes dans le sol, sur leur migration et leur interaction. Le nouveau modèle a été utilisé pour étudier le transfert de zinc dans la région de Kempen (à la frontière entre la Belgique et les Pays Bas). Il s'agit d'un site fortement pollué par les métaux lourds rejetés par les fonderies de zinc existant dans la région. Une étude paramétrique a été conduite pour déterminer la sensibilité du modèle à une variation de ses paramètres hydrologiques ou géochimiques. La conductivité hydraulique du sol (Ks), la teneur en eau à saturation (θs) et la teneur en eau initiale (θini) du sol sont les paramètres les plus influents pour le modèle d'écoulement d'eau. Le modèle fractionnaire de transport de soluté est sensible à la variation de l'ordre fractionnaire de dérivation (α) et à celle du coefficient de dispersion (D). Le pH est le facteur déterminant pour le modèle géochimique, suivi par la concentration en SO42- et en CO32-. L'effet des cations Al3+, Mn2+ et Fe2+ n'est pas significatif.

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Tevissen, Etienne. "Méthodologie d'étude et modélisation du transport de solutes en milieux poreux naturels : application à la migration du chrome dans la nappe alluviale du Drac (Isère)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL089N.

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Abstract:

On présente une méthodologie d'étude du transport de solutés interactifs en milieu poreux naturel, basée sur l'expérimentation et la modélisation. La modélisation s'effectue grâce à un code de calcul couplant hydrodynamique et géochimie, des améliorations y sont apportées avec la prise en compte de corrections d'activité et surtout, avec la simulation d'effets cinétiques chimiques ou diffusionnels. La méthodologie proposée a été appliquée au cas de migration du chrome dans la nappe alluviale du Drac (Isère). L'étude du site expérimental associée à la connaissance générale de la chimie du chrome, a permis de définir et de cadrer les expériences à mener au laboratoire pour caractériser les interactions du chrome avec les alluvions. Ces expériences ont montré que c'est un phénomène d'adsorption qui impose la répartition du chrome hexavalent entre phases mobile et immobile. Ce phénomène a ensuite été décrit à l'équilibre thermodynamique par deux modèles, le premier utilise un phénomène élémentaire de type échange anionique entre chromate et bicarbonate, le second est résumé à une loi de Langmuir. Les courbes expérimentales ont été simulées en considérant ces deux modèles avec des limitations cinétiques. Les expériences de traçage sur le site ont montre que le chrome hexavalent y a un comportement equivalent a un traceur d'eau. Ce résultat souligne que certains paramètres capacitifs des interactions ne peuvent être déterminés au laboratoire et doivent faire l'objet de mesures in-situ

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Salim, Joodi Ali. "Apport de l'équation de Brinkman à la modélisation de l'écoulement d'eau et du transport de soluté dans l'aquifère karstique: application au système karstique du Val d'Orléans." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00417805.

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Les aquifères karstiques sont caractérisés par un écoulement rapide dans les conduits karstiques et un écoulement lent dans la roche encaissante (matrice). En raison de cet écoulement rapide, ces aquifères sont fortement vulnérables à la pollution. L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer l'importance des échanges d'eau à l'interface entre les conduits et la matrice et par conséquent l'impact de ces échanges sur le transport de soluté dans le système karstique. Pour investiguer l'apport de l'équation de Brinkman à l'évaluation des écoulements d'eau, un modèle dont la géométrie du conduit est décrite par la fonction sinus a été établi. Deux scénarii sont appliqués. Le scénario A emploie la loi de Darcy dans le conduit et la matrice. Le scénario B emploie l'équation de Brinkman et la loi de Darcy dans le conduit et la matrice, respectivement. Le terme supplémentaire de l'équation de Brinkman décrivant les forces de cisaillement joue un rôle prédominant sur l'échange d'eau entre le conduit et la matrice lorsque les conduits sont sinueux. Le modèle hydrodynamique - transport a été appliqué au système karstique du Val d'Orléans. La calibration a démontré que le meilleur diamètre moyen du conduit est de 5 m, la perméabilité dans la roche encaissante est de 5,7×10-10 m2 et celle du conduit de 1,65×10-5 m2 à 5,5×10-5 m2. Les prédictions du modèle hydrodynamique - transport ont été comparées aux crues de la Loire observées dans les années 1992 et 1993 durant lesquelles les concentrations en chlorure (traceur naturel conservatif) ont été dosées dans la Loire et à la source du Bouillon. Avec un coefficient d'emmagasinement dans la matrice de 0,9 m-1, la distance pénétrée par l'eau de la crue dans la matrice est d'environ 530 m en deux mois pour une crue de 2 m (exemple de 1993).

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Bofill, Lucas. "From outcrop to fluid-flow : sedimentary architecture, permeability heterogeneity, and effect of sedimentary facies in fluid-flow modelling : a case study of the middle buntstandstein continental sandstones (lower triassic, eastern France)." Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2024. http://www.theses.fr/2024STRAH006.

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Au fossé rhénan supérieur, dans l'est de la France, le Buntsandstein du Trias inférieur constitue un important réservoir d'eau souterraine et de saumures géothermiques riches en lithium. L'objectif scientifique de cette étude est de comprendre l'architecture de la Formation du Grès Vosgien inférieur (LGV), Buntsandstein moyen ; comment les processus sédimentologiques, à différentes échelles, génèrent des hétérogénéités significatives de perméabilité ; et l'effet de telles hétérogénéités sur les résultats de la modélisation des flux de fluides. L'étude utilise une caractérisation sédimentologique à haute résolution, par le biais de descriptions de profils verticaux, de modèles numériques d'affleurements et d'analyses pétrographiques. Ensuite, les mesures de perméabilité sont couplées aux données sédimentologiques, afin d'identifier différentes échelles de contrôles sédimentaires sur la distribution de la perméabilité. Enfin, un modèle conceptuel hydrostratigraphique réaliste en 2D est généré comme référence, pour évaluer comment différents scénarios de simplification des hétérogénéités impactent la modélisation des flux de fluides, en ce qui concerne le temps de résidence des particules, la macro-dispersivité et l'anisotropie mise à l'échelle.Les résultats indiquent que 93% du LGV est composé de grès déposés par un système fluvial en tresses, avec des indices suggérant que la variabilité du débit était un facteur de contrôle principal de la distribution des faciès sédimentaires et des hétérogénéités. Le modèle de superposition du LGV révèle des périodes où les processus fluviaux étaient absents, et les processus éoliens dominaient le transport et le dépôt des sédiments, constituant 7% de l'épaisseur totale du LGV. Les dépôts éoliens montrent des indications de la présence persistante d'eau dans le système, soit en raison de la montée de la nappe phréatique, soit de crues éphémères.Dans l'association de faciès des chenaux fluviaux, une relation inverse entre les conditions du régime fluvial et la perméabilité de ses faciès est observée. Dans l'association de faciès déposés par le vent et l'eau (WWL), la distribution de la perméabilité est directement influencée par les conditions climatiques, où des feuilles de sable hybrides à faible perméabilité ont été déposées dans des conditions plus humides, et des dunes éoliennes à haute perméabilité dans des conditions plus arides. Cependant, malgré la haute perméabilité des dunes éoliennes, l'architecture des WWL implique un faible potentiel de connectivité. La compaction est le principal processus influençant la perméabilité et la porosité du LGV. Les échantillons avec une proportion plus élevée de lithoclastes et d'argile infiltrée ont enregistré un degré de compaction plus avancé, tandis que les échantillons avec un pourcentage plus élevé de surcroissance de quartz ont montré un degré de compaction moindre. La surimpression diagénétique a affecté les différents faciès de manière distincte, indiquant que les processus et l'architecture sédimentaires primaires régissent la distribution des hétérogénéités de perméabilité dans le LGV. Les données de perméabilité provenant des affleurements ont montré des valeurs médianes jusqu'à trois ordres de grandeur plus élevées que celles des données de subsurface. Cependant, les mêmes faciès, et des tendances similaires des réponses porosité-perméabilité relatives aux différents faciès, sont observées entre les affleurements et les échantillons de forage, mettant en évidence la sédimentologie comme un proxy indispensable pour les études d'hétérogénéité des réservoirs[...]
At the Upper Rhine Graben, in Eastern France, the Lower Triassic Buntsandstein serves as an important reservoir of groundwater and lithium-rich geothermal brines. The scientific objective of this study is to comprehend the architecture of the Lower Grès Vosgien Formation (LGV), Middle Buntsandstein; how sedimentological processes, at different scales, generate significant permeability heterogeneities; and the effect of such heterogeneity in fluid-flow modelling results. The study employs high-resolution sedimentological characterisation, through vertical profile descriptions, digital outcrop model, and petrographic analysis. Subsequently, permeability measurements are coupled with sedimentological data, to identify different scales of sedimentary controls on permeability distribution. Finally, a realistic 2D hydrostratigraphyc conceptual model is generated as a reference, to evaluate how different scenarios of heterogeneity simplification impact fluid-flow modelling, concerning particle residence time, macro-dispersivity and upscaled anisotropy.Results indicate that 93% of the LGV is composed of sandstones deposited by a braided fluvial system, with evidence suggesting that discharge variability was a main depositional controlling factor of sedimentary facies and heterogeneity distribution. The LGV stacking pattern reveals periods when fluvial processes were absent, and aeolian processes dominated sediment transport and deposition, constituting 7% of the total LGV thickness. The aeolian deposits record indications of persistent water in the system, either due to water table rise or ephemeral floods In the fluvial channel facies association, an inverse relationship between fluvial flow regime conditions and the permeability of its facies is observed. In the wind- and water-laid facies association (WWL), permeability distribution is directly influenced by climatic conditions, where low permeability hybrid sand sheets were deposited in more humid conditions, and high permeability aeolian dunes in more arid conditions. However, despite the high permeability of the AD, the architecture of the WWL implies low connectivity potential. Compaction is the main process influencing the permeability and porosity of the LGV. Samples with a higher proportion of lithoclasts and infiltrated clay recorded a more advanced degree of compaction, whereas samples with a higher percentage of quartz overgrowth exhibited a lower degree of compaction. The diagenetic overprint affected the distinct facies differently, indicating that primary sedimentary processes and architecture govern the distribution of permeability heterogeneity in the LGV. Permeability data from outcrops exhibited median values up to three orders of magnitude higher than those from subsurface data. However, the same facies, and similar trends of relative porosity-permeability responses to the distinct facies, are observed between outcrops and borehole samples, highlighting sedimentology as an indispensable proxy for reservoir heterogeneity studies[...]

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Lekmine, Gregory. "Caractérisation de la dynamique de transports dans les milieux fractures par tomographie de resistivité électrique : développements méthodologiques et expérimentaux." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112097.

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Abstract:

La tomographie de résistivité électrique (ERT) est une méthode courante géophysique de terrain, souvent utilisée pour détecter et l’évolution suivre les panaches de polluants en zone saturée. L’ERT est cependant une méthode intégratrice dont la fiabilité des modèles est confronte aux problèmes de non unicité des solutions du problème inverse. Ces contraintes limitent l’interprétation des modèles a un aspect qualitatif de la distribution des contrastes de résistivité modélises en 2D ou 3D, résultant du choix des paramètres d’inversion et de l’association de paramètres du milieu non identifiables a l’échelle du volume poreux.Cette thèse propose de tester la faisabilité de la méthode pour quantifier les paramètres de transport de polluants et de solutés miscibles au contact des eaux souterraines, ainsi que la sensibilité des paramètres d’inversion les plus influents sur la modélisation.Les tests expérimentaux sont réalisés en laboratoire sur des empilements 2D de billes de verre sphériques (de l’ordre de la 100èn de μm) dans un réservoir en plexiglas transparent. Deux réseaux verticaux de 21 électrodes sont disposes sur les bords latéraux du réservoir pour effectuer le suivi ERT du traceur sale (NaCl dissout) a partir de 210 points de mesures en dipôle-dipôle transverse acquis toutes les 5 minutes afin d’optimiser la résolution temporelle. Le dispositif est également dispose face a un panneau lumineux permettant de réalise un suivi vidéo simultané du colorant.L’analyse vidéo révèle une propagation plus rapide du colorant sur les bords latéraux qui reste somme toute négligeable pour les débits a la pompe les plus faibles. En revanche les mesures ERT sont fortement perturbées par les effets résistant de la cellule plexiglas qui se répercutent sur les modèles. La normalisation des mesures de résistivité apparente à partir d’une série acquise à l’état initial permet de les atténuer fortement.La modélisation est particulièrement sensible au choix du maillage, aux normes appliques (L1 ou L2) sur les données et les paramètres, et au facteur d’amortissement _. Des valeurs trop élevées de _ et du facteur d’acceptance tendent à lisser les contrastes au niveau du front de dispersion et augmentent l’impact des effets des bords horizontaux sur D et _. A l’inverse, une modélisation contrainte par de faibles valeurs de α et du facteur d’acceptante donne des résultats plus proches l’analyse vidéo, mais produit des effets de bosses à l’avant et à l’arrière du front.La vitesse interstitiel u est indépendante du choix des paramètres d’inversion pour l’ERT. Pour les deux méthodes u est toujours inférieure au débit impose par la pompe, dont le décalage est exprimé par le facteur retard Rf . Les effets de retard résultent de l’adsorption du Na+ sur les surfaces des billes de verre chargées négativement qui retarde le front de dispersion du suivi ERT. Pour le suivi vidéo, la taille importante de la molécule du colorant favorise son piégeage dans les zones ou la perméabilité est plus faible, en plus d’une éventuelle affinité avec la surface solide. Les contrastes de conductivité et la stabilité de l’interface créent par la différence de densité entre les fluides testes ici n’ont pas d’influences significatives sur la dispersion qui est dominée par le débit impose a la pompe. Les estimations du coefficient de dispersion D en fonction du nombre de Péclet sont cohérentes avec la courbe théorique de Bachmat (1968). Cependant la dispersivité α augmente pour les vitesses d’écoulement les plus élevées. Les premières expérimentations de terrain réalises en 2D sur des sables de Fontainebleau présentent l’avantage de s’affranchir des effets de bords inhérents au laboratoire. En revanche la recalibration des données normalisées par la loi de Archie est plus complexe puisqu’il est nécessaire de tenir compte de l’état de saturation de la résistivité des fluides initialement présents. De plus l’erreur importante sur les modèles ne permet pas de déduire une estimation fiable des paramètres de transport u, α (ou D), et Rf
Electrical resistivity tomography is a common geophysical method often used to detect and follow plumepollutants in aquifers. However ERT is an integrative method whose reliability of the models is faced tothe non-unicity of the inverse problem solutions. These constraints limit the interpretation to a qualitativeview of the resistivity contrasts modelled in 2D or 3D, resulting of the chosen inverse parameters and thecombination of several hydrodynamic paramaters related to the poral network.The purpose of this thesis was to test the abilities of the ERT imaging to quantify solute transport parametersin miscible displacement occurred in groundwater and the sensitivity of inverse parameters most aﬀectingthe modelled dispersion front.Laboratory experiments are conducted on glass beads poured into a transparent plexiglas container. Twovertical lines of 21 stainless steel electrodes are ﬁxed on the lateral sides of the container to perform the ERTmonitoring, of the NaCl dissolved in the tracer, from a sequence of 210 quadripole measurements acquiredin transverse dipole-dipole each 5 minutes. A light panel is placed behind the experimental device and avideo follow up of the dyed part of the tracer is acquired from the other side.Video analysis reveal a faster propagation of the dye in contact of the vertical edge, which is negligible forthe lowest ﬂow rates imposed by the pump. In contrast, ERT mesurements are strongly disturbed by theresistant edges of the plexiglas container which aﬀect the resulting models. Normalisation of the apparentresisitivity measurements acquired at the experimental stage and by the Archie’s law strongly tones downthese resistive artefacts.ERT modelling is here particularly sensitive to the grid mesh, the norm (L1 or L2 ) applied on data andparameters, and the damping factor λ. High values of λ and the cutoﬀ factor tend to smooth the resistivityconstrasts in the area of the mixing front and increase the weight of the horizontal edge eﬀects on D andα. While results from inverse modelling constraint by low λ and cutoﬀ factors are much closer to the videoanalysis but with enhanced side slope eﬀects at the rear and the front of the mixing area.The interstitial velocity u is independant of the chosen inverse parameters. For both methods u is alwaysinferior to the ﬂow rate provided by the pump, whose the gap is expressed as a retardation factor Rf . Thisretardation is due to adsorption of Na+ on the beads surfaces, which contributes to delay the dispersionfront followed by ERT. The retardation expressed by the video analysis can be due to the important sizeof the molecule of the dye which is easily slowed down in lower permeability areas, added to an eventualaﬃnity to the solid surface.The ranges of ﬂuid conductivity contrasts and stability of the interfaces tested here have no inﬂuences onthe dispersion which is dominated by the ﬂow velocity u. Estimations of the dispersion coeﬃcient D asfunction of the Péclet is consistent with the theoretical curve of Bachmat (1968) and Bĳeljic & al (2004).Field experiments are ﬁrst conducted in 2D on homogeneous unsaturated sand which is considered as aninﬁnite half-space. However, data normalisation is much more complicated since the saturation state andthe initial ﬂuid conductivities need to be estimated to calibrate the Archie’s law. Because of the 3D tracerinﬂitration, the RMS error of 2D-ERT models highlights that the inversion process is not enough constraintby data which does not allow to quantify the transport parameters. 3D experiments were then adaptedto detect and follow plumes of saline tracers injected in the centre of the electrode device. From 3D ERTmeasurements we are able to produce reliable models in order to estimate such transport parameters as themean ﬂow velocity, and transverse and longitudinal dispersivities

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Borissova, Elena. "Transport de solutés dans des milieux poreux et des mileux poreux fracturés." Paris, Institut de physique du globe, 2004. http://www.theses.fr/2004GLOB0003.

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Bielinski, Clément. "Impact of the flow on mass transfer from particles : biomedical applications." Thesis, Compiègne, 2021. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2021COMP2630.

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Abstract:

Le transfert de masse à partir de particules présente de nombreuses applications biomédicales, telles que le relargage contrôlé de médicaments, la culture cellulaire, ou encore la conception d’organes bioartificiels. En conditions opérationnelles, les particules sont soumises à des écoulements de fluides de différentes natures, dont l’effet sur le transport du soluté est aujourd’hui encore mal connu. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’effet de l’écoulement sur le transfert de masse à partir de capsules et de fibres cœur-coque. Le cas du relargage d’un soluté par une fibre cœur-coque confinée dans un canal plan et soumise à un écoulement de Poiseuille est étudié à partir de simulations numériques en deux dimensions basées sur la méthode de Boltzmann sur réseau. Les effets combinés de l’écoulement et de la présence de la coque sur le transfert de masse sont analysés sur une large plage de nombre de Reynolds couvrant des écoulements stationnaires et instationnaires. Une corrélation donnant le nombre de Sherwood (le coefficient de transfert de masse adimensionnel) en fonction de la perméabilité de la coque, du nombre de Reynolds, et du nombre de Schmidt est proposée. La perméabilité de la coque est une propriété difficilement mesurable. Les méthodes actuelles de caractérisation ne permettent d’obtenir qu’une perméabilité effective pour l’ensemble de la particule (cœur et coque réunis), et non spécifiquement pour la coque. Une nouvelle méthode de caractérisation est proposée et validée sur des données numériques et expérimentales. Cette méthode consiste à extraire la perméabilité de la capsule par analyse inverse, en ajustant les courbes de relargage avec des solutions de la seconde loi de Fick calculées en une dimension par la méthode des différences finies. Le relargage d’un soluté par une capsule placée dans un écoulement de cisaillement est également analysé par des simulations tridimensionnelles couplant la méthode de Boltzmann sur réseau et la méthode des frontières immergées pour les interactions fluides-structure. L’écoulement améliore significativement l’efficacité du transfert de masse par convection forcée. L’effet des conditions aux limites à la surface de la capsule est examiné. Considérer des conditions aux limites de Dirichlet, comme fait classiquement dans la littérature, conduit à des nombres de Sherwood bien plus élevés que dans le cas de conditions aux limites de continuité, plus adaptées pour modéliser le relargage d’un soluté. La dynamique d’une suspension de capsules déformables en écoulement dans une constriction est aussi étudiée. Un diagramme d’états décrivant la transition entre le passage et le blocage de la constriction par les capsules est déterminé en fonction de leurs propriétés géométriques et mécaniques. Il peut être utilisé, par exemple, afin d’optimiser le design de systèmes microfluidiques dans le but d’améliorer l’efficacité du transfert de masse
Mass transfer from particles is encountered in many biomedical applications, such as controlled drug delivery, cell culture, or in designing bioartificial organs. In operating conditions, particles are subjected to various flows, whose effect on solute transport is still not well understood and controlled. In this PhD thesis, we study the effect of the flow on mass transfer from core-shell capsules and fibers, using numerical simulations. Solute release from a core-shell fiber confined in a channel and subjected to Poiseuille flow is studied using two-dimensional lattice Boltzmann simulations. The combined effects of the flow and the shell permeability on mass transfer are analyzed over a wide range of Reynolds number covering both steady and unsteady flows. A new correlation giving the Sherwood number (the dimensionless mass transfer coefficient) as a function of the shell permeability, the Reynolds number, and the Schmidt number is proposed. The shell permeability is difficult to measure. Current characterization methods only allow the determination of an effective permeability for the whole particle (core and shell combined), and not specifically the shell permeability. A novel method to characterize capsules shell permeability is proposed and validated on both numerical and experimental data. This method consists in extracting the capsule permeability by fitting the release curves with numerical solutions of Fick’s second law of diffusion computed in one dimension using the finite difference method, by assuming spherical symmetry. Solute release from a capsule placed in a shear flow is also analyzed by the mean of three-dimensional simulations coupling the lattice Boltzmann method and the immersedboundary method for the fluid-structure interaction. The flow is found to enhance the masstransfer efficiency by forced convection. The effect of the boundary conditions set at the surface of the capsule is examined, as well. Considering Dirichlet boundary conditions at the particle surface, as classically done in literature, leads to significantly higher Sherwood numbers as compared to the case of continuity of both the concentration and the mass flux, which is more adapted to model solute release. The suspension dynamics of soft capsules in a microfluidic constriction is also studied. A state diagram describing the transition from capsule passage to blockage is determined as a function of their geometrical and mechanical properties. It can be used, for example, to optimize the design of microfluidic devices in order to enhance the mass transfer efficiency

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Le, Crom Sébastien. "Modélisation à l'échelle microscopique des fluides et des solutés dans des argiles saturées et insaturées." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS211.

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Abstract:

Les minéraux argileux ont été sélectionnés par l'Andra dans le projet Cigéo de stockage de déchets nucléaires pour leur propriétés d'adsorption et leur très faible perméabilité. Dans ce contexte d'exploitation, du gaz peut s'introduire dans les pores du milieu naturel initialement saturé, créant localement des conditions transitoires partiellement saturées dont il est essentiel de quantifier l'impact pour s'assurer de la pérennité du stockage. Dans les pores argileux, de l'ordre du nanomètre, le transfert de l'eau et des solutés est fortement influencé par les interactions électrostatiques avec les surfaces. Nous avons utilisé la dynamique moléculaire afin d'étudier l'effet de surfaces chargées sur les propriétés des espèces à l'échelle atomique. Nous avons tout d'abord sondé l'effet de la prise en compte de la polarisabilité des espèces dans les interactions (champ de force) sur un système de référence de montmorillonite saturée. La polarisabilité s'est avérée changer de façon notable l'organisation et la dynamique des espèces au sein du pore. Elle augmente notamment le nombre de paires ioniques formées en solution, ce qui amène une structuration en couche des ions polarisables à l'interface avec l'argile. L'effet de l'insaturation en air sur les propriétés des espèces confinées au sein d'un pore argileux s'est révélé être important pour les très grandes insaturations. Dans les pores très insaturés, les cations se placent entre la surface et les anions afin d'écranter la charge négative de l'argile créant localement une surcompensation de la charge. La diffusion des espèces est contrôlée par celle des cations qui varie en fonction du type de champ de force utilisé
The clay minerals were selected by Andra in the deep geological disposal facility for radioactive waste management, named Cigeo, for their adsorption properties and very low permeability. In this context, gas can be inserted into the pores of the initially saturated natural environment, creating partially saturated transient conditions. Whose impact must be quantified in order to ensure the durability of storage. In clay pores, of nanometric size, the water and solutes transfer is strongly influenced by electrostatic interactions with surfaces. Thus, we used Molecular Dynamics to study the impact of charged surfaces on the species properties at the atomic scale. We first probed the effect of the species polarizability in the calcul of interactions (force field) on a saturated montmorillonite reference system. Polarizability has been shown to significantly change the organization and dynamics of water and solutes within the pore. In particular, it increases the number of ionic pairs formed in solution, which leads to a layer structuration of the polarizable ions at the clay interface.The effect of an air unsaturation on the properties of species confined within a clay pore has been shown to be important for very large unsaturations. In very unsaturated pores, the cations are placed between the surface and the anions in order to screen the negative charge of the clay, creating locally an overcompensation of the charge. The diffusion of all the species is controlled by cations which varies according to the type of force field used, polarizable or non polarizable

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Le, Borgne Tanguy. "Mesure in situ et modélisation de l'hétérogénéité des écoulements dans les milieux géologiques." Rennes 1, 2004. http://www.theses.fr/2004REN10157.

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Abstract:

Nous abordons dans cette thèse la mesure et la modélisation de l'organisation des écoulements dans les milieux géologiques. Dans un premier temps, nous avons montré, en comparant des données de tests hydrauliques et des modèles d'écoulement, que les transferts de pression dans l'aquifère cristallin fracturé de Plœmeur peuvent être représentés en moyenne par un modèle équivalent basé sur la théorie de la diffusion en milieu fractal. Dans une deuxième approche, nous avons développé des méthodes d'inversion d'expériences de mesure d'écoulement en forage, afin d'estimer la connectivité et les propriétés hydrauliques des zones d'écoulement à différentes échelles dans les aquifères hétérogènes. Enfin, l'étude des relations entre la longueur de corrélation des écoulements et l'hétérogénéité du milieu, à partir de simulations numériques, nous permet de discuter du rôle de l'organisation des écoulements sur le transfert de solutés.

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Nzikou, Jean-Mathurin. "Étude des phénomènes de diffusion des solutés ioniques par techniques voltamétrique et conductimétrique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL145N.

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Abstract:

Les phénomènes de transport constituent en eux seuls un vaste domaine d'étude qui se veut indispensable dans la compréhension des comportements des réacteurs électrochimiques et polyphasiques. Le but de ce travail a consisté à la mise en œuvre de deux différentes méthodes de détermination du coefficient de diffusion, qu'il a fallu ensuite confronter afin d'établir un quelconque lien entre elles ; nous avons de ce fait mis en œuvre la première méthode dite classique, largement utilisée en génie chimique. Elle décrit les phénomènes de manière très simple, mais demeure toutefois limitée car elle présente une inexactitude en toute rigueur ; le fait que la loi de Levich ne s'applique que dans le cas de solution diluée en est une illustration. Nous avons ensuite mis en œuvre la méthode conductimétrique qui est par contre la plus rigoureuse sur l'interprétation de l'intégralité des signaux, permettant donc de suivre des phénomènes de diffusion plus complexes et ainsi de quantifier des interactions mutuelles par le biais des coefficients de diffusion croisés. Toutefois, la restriction de son application sur certains cas spécifiques, notamment sur la limitation du domaine de concentration étudiée, en raison de la certaine saturation des sondes, fait peser en elle une faiblesse. Pourtant, la confrontation des deux méthodes a permis de constater une cohérence entre elles, et les résultats obtenus montrent que les deux méthodes ont été utilisées avec succès dans la détermination du coefficient de diffusion

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Rouxel, Matthieu. "Étude des mécanismes hydrologiques du transport de solutés dans les aquifères superficiels des bassins versants sur socle." Phd thesis, Agrocampus - Ecole nationale supérieure d'agronomie de rennes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00606529.

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Abstract:

Dans les bassins versants reposant sur un socle géologique peu perméable et peu profond, les nappes superficielles de versant jouent un rôle prépondérant non seulement dans la genèse des débits mais également dans le transfert des solutés. Ces nappes, caractérisées par de fortes variations saisonnières des niveaux piézométriques, se développent dans un matériau aquifère constitué principalement de roche altérée et de matériaux non consolidés dont les propriétés hydrodynamiques restent peu étudiées. La connaissance du fonctionnement hydrologique et hydrochimique de ces systèmes, des processus qui déterminent les voies de transfert des solutés et leur temps de résidence dans le milieu, est essentielle en particulier dans un contexte où la recherche est de plus en plus sollicitée pour évaluer les effets de changements de pratiques agricoles sur les pollutions diffuses. Le travail présenté ici vise à comprendre les processus de transfert de solutés et de dénitrification dans les aquifères superficiels à partir de l'étude d'un aquifère d'un bassin versant élémentaire expérimental de l'ouest de la France, appartenant à l'ORE AgrHys. L'analyse repose sur les données acquises sur un dispositif instrumental original permettant un suivi spatial et temporel du niveau de la nappe et de sa composition chimique sur un versant. Les propriétés hydrodynamiques du matériau aquifère ont été étudiées au laboratoire et in situ, ce qui a permis de calibrer un modèle hydrologique à base physique et en 2D (développé avec le code Hydrus 2D) simulant de manière satisfaisante la dynamique saisonnière des niveaux piézométriques dans le versant. Les relations mises en évidence entre le cycle hydrologique et les variations intra-annuelles de la composition chimique, nous permettent de proposer un modèle conceptuel synthétisant les mécanismes mis en jeu dans le transfert d'un soluté conservatif dans la nappe. Une étude de la variabilité spatiale et temporelle de la composition isotopique de l'azote et de l'oxygène du nitrate n'a pas révélé la présence d'une dénitrification apparente dans l'aquifère. Enfin, un modèle de transport des solutés basé sur le modèle hydrologique calibré précédemment a permis de tester les hypothèses émises à partir des données expérimentales. La principale conclusion de ce travail est que les nappes superficielles de versant présentent une variabilité spatiale et temporelle importante, qui résulte de processus de mélange à partir de compartiments dont la contribution varie saisonnièrement. En période hivernale, la recharge rapide des nappes par des écoulements préférentiels joue un rôle important dans les variations de composition chimique de la partie supérieure de la nappe, ce que la plupart des modèles actuels ne permettent pas de prendre en compte.

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Bodin, Jacques. "Transport de solutés dans des réseaux de fractures discrets : nouvelle approche Lagrangienne dans le domaine des temps." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066394.

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Rouxel, Matthieu. "Etude des mécanismes hydrologiques du transport de solutés dans les aquifères superficiels des bassins versants sur socle." Rennes, Agrocampus Ouest, 2010. http://www.theses.fr/2010NSARD060.

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Abstract:

Dans les bassins versants reposant sur un socle géologique peu perméable et peu profond, les nappes superficielles jouent un rôle prépondérant non seulement dans la genèse des débits mais également dans le transfert des solutés. Ces nappes, caractérisées par de fortes variations saisonnières des niveaux piézométriques, se développent dans un matériau aquifère constitué de roche très altérée et de matériaux non consolidés dont les propriétés hydrodynamiques restent peu étudiées. La connaissance du fonctionnement hydrologique et hydrochimique de ces systèmes, des voies de transfert des solutés et leur temps de résidence dans le milieu, est essentielle dans un contexte où la recherche est de plus en plus sollicitée pour évaluer les effets de changements de pratiques agricoles sur les pollutions diffuses. Le travail présenté ici vise à comprendre les processus de transfert de solutés et de dénitrification dans les aquifères superficiels à partir de l’étude d’un aquifère d'un bassin versant élémentaire de l’ouest de la France. Les données acquises sur le terrain ont mis en évidence une relation entre le cycle hydrologique et les variations intra-annuelles de la composition chimique. Cette relation nous permet de proposer un modèle conceptuel synthétisant les mécanismes mis en jeu dans le transfert d’un soluté conservatif dans la nappe. Une étude de la variabilité spatiale et temporelle de la composition isotopique de l’azote et de l’oxygène du nitrate n’a pas révélé la présence d’une dénitrification apparente dans l’aquifère. La principale conclusion de ce travail est que les nappes superficielles présentent une variabilité spatiale et temporelle importante, résultant de processus de mélange à partir de compartiments dont la contribution varie saisonnièrement
In catchments underlaid by shallow hard rock, shallow groundwater plays a major role on discharge control and on solute transport. This groundwater, characterized by large seasonal variations of the water table level, develops in an aquifer mainly constituted by weathered rock and unconsolidated materials whose hydrodynamic properties remain little studied. Understanding the hydrological and hydrochemical functioning of these systems and the processes determining the solute pathways and their residence time is essential in the context where scientific research is more and more urged to assess the effect of changes in agriculture practices on diffuse pollutions. The work presented here is focused on the understanding of solute transport processes and denitrification in shallow aquifers from the analysis and the modelling of a shallow aquifer of a headwater catchment in West of France. The field monitoring highlighted the link between the hydrological dynamics and the seasonal variations of the chemical composition of the groundwater, allowing proposing a conceptual model synthesizing the processes governing the transport of a conservative solute in the groundwater. The available data on spatial and temporal variations of the isotopic composition of nitrate nitrogen and oxygen did not reveal any apparent denitrification process in the aquifer. The main outcome of this work is that shallow groundwater exhibits large spatial and temporal variations of its chemical composition, resulting from mixing processes of storage compartments which contribution varies seasonally. During winter, fast groundwater recharge through preferential pathways plays an important role on the chemical composition variations in the upper part of the groundwater, a process that most current models are not accounting for

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Paris, Anguela Thais. "Etude du transfert d’eau et de solutés dans un sol à nappe superficielle drainée artificiellement." Paris, ENGREF, 2004. http://www.theses.fr/2004ENGR0017.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l’impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface. L’approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5 m3), remplis tous deux d’un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le H218O et le Cl-. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisées uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl- a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu’à l’exutoire du système. L’analyse des courbes d’élution obtenues pour les études monodimensionnelles a permis l’identification des mécanismes de transport et le calcul des paramètres de transport pertinents (par résolution inverse). Pour les expériences bidimensionnelles, il a été observé une hétérogénéité des champs de vitesses, avec une zone proche du drain où le lessivage est rapide et une zone proche de l’interdrain où le soluté progresse à faible vitesse. Dans le cas du soluté résidant dans le sol, les courbes d’élution (concentration et conductivité électrique) au drain montrent un palier stable puis une diminution de forme «exponentielle» jusqu’à atteindre les concentrations du niveau de base. La migration du soluté dans le cas d’un pulse apporté en surface du sol est singulier. La courbe d’élution en sortie du drain présente deux modes : (i) un premier mode sous forme d’un pic, (ii) et le deuxième sous forme d’un palier constant de concentration. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à la modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L’utilisation d’une deuxième méthode, le suivi de particules (approche lagrangienne), nous a permis d’obtenir le cheminement de l’eau et le temps de transfert des particules dans le sol
The comprehension of solute transport mechanisms in a shallow water table drained soil is essential in order to improve impacts of drained systems on the quality of surface water. Experiments have been carried out in steady state conditions on two physical models at the laboratory, allowing a control of the initial and boundary conditions. The first part of the thesis is dedicated to the one-dimensional studies, in order to characterize the unsaturated zone. A soil column (1*0,15 m²) and a soil tank (1*2*0,5 m3) have been used, both filled with a loamy-sand soil. The tracers used are the H218O and Cl-. The second part of this PhD studies two-dimensional flow in a drained soil. Experiments have only been realized in the soil tank. Two tracer applications have been selected: a pulse input applied at the soil surface and an uniformly distributed tracer in soil. Only Cl- has been then used as tracer. Tracer has been measured in soil by means of EC-probes (measurement of the electrical conductivity of water) and at the tank outlet (analysis of soil solution). The experimental results have been confronted with a numerical code (HYDRUS-2D) using the transport parameters obtained in the one-dimensional studies. A second method, particle tracking (Lagrangian approach), has been utilised to obtain the advance of water and the transfer time of the particles in the soil

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Batany, Stéphane. "Influence d’un macropore sur l’écoulement et le transport de solutés en milieu poreux : expérimentations sur sol modèle macroporé et simulations numériques." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1085/document.

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Abstract:

La modélisation des écoulements et du transport dans les milieux poreux est un domaine actif pour, notamment, progresser dans la compréhension du transfert des polluants dans les sols. Les sols présentent fréquemment des hétérogénéités comme des macropores (provoqués par la faune, la flore ou des fissures) et un certain nombre de modèles numériques utilisent les concepts de double ou de multi-perméabilité pour tenir compte de tous les types d’écoulements susceptibles de coexister dans de tels systèmes. Cependant, les modèles classiques semblent sous-estimer l’effet de la macroporosité sur l’écoulement et le transfert préférentiels et restreindre la zone d’écoulement préférentiel au seul volume occupé par la macroporosité. Diverses études expérimentales antérieures à cette thèse ont questionné cette hypothèse. Cette étude se propose de comprendre l’établissement de l’écoulement et du transport préférentiel et en particulier les mécanismes d’échange d’eau et de masse entre un macropore et une matrice poreuse environnante en condition saturée. Pour cela, des traçages de l’eau sont réalisés pour un milieu poreux modèle constitué de billes de verre, traversé par un macropore synthétique et mis en place en colonnes de laboratoire. Elution et transfert dans les colonnes sont caractérisés par suivi de la concentration en sortie et par imagerie par résonance magnétique. Un modèle numérique développé sur la base de la méthode de Boltzmann sur réseau est utilisé pour simuler numériquement des écoulements dans un système macroporé et identifier les mécanismes d’écoulements préférentiels à l’échelle de pores. Les données expérimentales montrent que le transfert du traceur est fortement dépendant du débit d’injection ainsi que du coefficient de diffusion dans l’eau. À fort débit, le transfert semble s’effectuer exclusivement dans le macropore, avec très peu d’échange avec la matrice. Pour des débits plus faibles, la percée présente une inflexion suivie d’un pic. Les images IRM montrent alors un échange significatif de traceur entre le macropore et la matrice poreuse environnante. Les simulations numériques sont utilisées pour calculer le champ de vitesse de l’écoulement dans le système en fonction du débit. Les modélisations numériques montrent que l’écoulement préférentiel est étendu dans la matrice poreuse sur une zone de même dimension que le diamètre moyen des grains indépendamment de la taille du macropore et du débit, dans la gamme de débits simulés. Ces résultats expérimentaux et numériques montrent que l’influence du macropore sur les transferts doit être étendue dans la matrice poreuse sur une zone de la taille des grains pour l’écoulement et sur une zone dépendant du coefficient de diffusion du traceur ainsi que du temps de séjour moyen de celui-ci pour le transfert des solutés
Flow and transport modeling through porous media is of primary concern nowadays, especially in order to progress in the understanding of pollutant transfers through soils. Soils present frequently heterogeneities such as macropores (caused by fauna, flora or cracks) and several numerical models use double or multi permeability concepts in order to take into account all flow types that may exist in such porous systems. Nevertheless, classical models seem underestimate the macropore effect on preferential flow and transport by restricting the preferential flow zone only to the volume occupied by the macroporosity. Various experimental studies prior to this thesis have questioned this hypothesis. This study proposes to understand the establishment of preferential flow and transport and in particular the mechanism of flow and solute exchanges between a synthetic macropore and a surrounding porous matrix in saturated condition. For this purpose, water tracing are realized for a model porous media constituted by glass beads, crossed by a synthetic macropore and implemented in laboratory columns. Breakthrough and transport in columns are characterized by monitoring the concentration at the end of the column by magnetic nuclear resonance. A numerical model developed on the basis of lattice-Boltzmann method is used to simul ate flow in macroporous system and identify preferential flow mechanisms at pore scale. Experimental data show that tracer transport is strongly dependent on injection flow rate and the diffusion coefficient in water. At high flow rate, the transport seems to occur exclusively in the macropore, with very little masse exchange with the porous matrix. At lower flow rates, the breakthrough exhibits an inflexion followed by a peak. The MRI images show a significant mass exchange of tracer between the macropore and the surrounding porous matrix. The numerical simulations are used to calculate the flow field in a porous system as a function of flow rate. They show that preferential flow is extended in porous matrix into a zone of same dimension the mean diameter of beads regardless of macropore size or injected flow rate, in the range of simulated flow rates. These experimental and numerical results show that macropore influence on transport should be extended through the surrounding porous matrix into a zone of the same size of grains diameter for flow and into a zone depending on diffusion coefficient as well as mean residence time of the studied tracer for solute transport

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Briard, Antoine. "Modélisation du transport en turbulence homogène." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066201/document.

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Abstract:

La modélisation est essentielle pour comprendre et reproduire les phénomènes physiques dominants ayant lieu dans des écoulements turbulents naturels (atmosphériques, océaniques). En effet, la dynamique des écoulements géophysiques résulte d'interactions complexes à des échelles et intensités variées, et sur des temps différents. La description précise de tels écoulements est pour le moment hors de portée des simulations numériques directes, surtout à cause des limitations en nombre de Reynolds. C'est pourquoi dans cette thèse on s'attaque à la modélisation de la turbulence homogène avec le formalisme spectral de l'approximation EDQNM. Ceci nous permet d'obtenir des résultats rapidement en termes de ressources numériques à très grands nombres de Reynolds, et ainsi d'étudier séparément la plupart des mécanismes en jeu dans les écoulements turbulents naturels, à savoir le cisaillement, le gradient de température, la stratification, l'hélicité, et des combinaisons de ces éléments. On procède en deux étapes: tout d'abord, l'EDQNM permet de fermer les équations des moments d'ordre 2, et ensuite l'anisotropie est modélisée grâce à des tenseurs moyennés sphériquement. Cette méthode est appliquée aux différentes configurations mentionnées ci-dessus, nous permet de proposer de nouveaux résultats et de les valider numériquement à grands nombres de Reynolds. Parmi les points les plus importants, nous nous sommes concentrés sur (i) la prédiction des lois de croissance et décroissance de quantités telles que l'énergie cinétique, la variance scalaire et l'hélicité; (ii) la détermination des comportements spectraux; et (iii) la distribution d'anisotropie échelle par échelle
Modelling is essential to understand and reproduce the dominant physical mechanisms occurring in natural turbulent flows such as atmospheric and oceanic ones. Indeed, the dynamics of geophysical flows results of multiple complex processes interacting with each others, at various scales, intensities, and on different characteristic times. The fine description of such flows is currently out of reach of direct numerical simulations, notably because of Reynolds numbers limitations. Consequently, we address in this thesis the modelling of homogeneous turbulence, using the spectral formalism of the eddy-damped quasi-normal Markovian (EDQNM) approximation. This first allows us to obtain results rapidly in terms of computational resources at very large Reynolds numbers, and thus to investigate separately some of the fundamental mechanisms at stake in natural turbulent flows, namely shear, mean temperature gradient, stratification, helicity, and combinations of these processes. In this framework, a two-step approach is considered: first, EDQNM is used to close the non-linear terms in the second-order moments equations, and anisotropy is then modelled through spherically-averaged tensors. This methodology is applied to the various configurations mentioned above, permits to propose new theoretical results, and to assess them numerically at large Reynolds numbers. Among the most important findings, we focused on (i) the prediction of the decay and growth laws of crucial one-point statistics such as the kinetic energy, the scalar variance, and helicity; (ii) the determination of spectral scalings; and (iii) the scale by scale distribution of anisotropy

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Paris, Anguela Thais. "Etude du transfert d'eau et de solutés dans un sol à nappe superficielle drainée artificiellement." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001043.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface. L'approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5 m3), remplis tous deux d'un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le H218O et le Cl-. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisées uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl- a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu'à l'exutoire du système. L'analyse des courbes d'élution obtenues pour les études monodimensionnelles a permis l'identification des mécanismes de transport et le calcul des paramètres de transport pertinents (par résolution inverse). Pour les expériences bidimensionnelles, il a été observé une hétérogénéité des champs de vitesses, avec une zone proche du drain où le lessivage est rapide et une zone proche de l'interdrain où le soluté progresse à faible vitesse. Dans le cas du soluté résidant dans le sol, les courbes d'élution (concentration et conductivité électrique) au drain montrent un palier stable puis une diminution de forme « exponentielle » jusqu'à atteindre les concentrations du niveau de base. La migration du soluté dans le cas d'un pulse apporté en surface du sol est singulier. La courbe d'élution en sortie du drain présente deux modes : (i) un premier mode sous forme d'un pic, (ii) et le deuxième sous forme d'un palier constant de concentration. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à la modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L'utilisation d'une deuxième méthode, le suivi de particules (approche lagrangienne), nous a permis d'obtenir le cheminement de l'eau et le temps de transfert des particules dans le sol.

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Radiguet, Bertrand. "Etude de la formation d'amas diffus de solutés sous irradiation dans des alliages modèles ferritiques." Phd thesis, Université de Rouen, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00510750.

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Abstract:

Dans les aciers des cuves des réacteurs nucléaires, l'irradiation neutronique engendre une densité numérique élevée (10^23 à 10^24 m-3) d'amas de solutés de quelques nanomètres de diamètre. Ces amas sont constitués d'un élément en sursaturation dans la matrice ferritique (Cu) ainsi que d'éléments solubles (Mn, Ni, Si, P) à la température d'irradiation (environ 300°C). Les travaux décrits dans ce mémoire ont pour objectifs de déterminer le phénomène responsable de la formation de ces amas (cascades de déplacements, précipitation homogène ou hétérogène) et d'obtenir des informations sur l'effet des différents solutés. La microstructure d'alliages modèles, après différentes expériences d'irradiation aux ions et aux électrons, est caractérisée par sonde atomique. La confrontation des résultats expérimentaux avec ceux obtenus à l'aide d'un modèle en dynamique d'amas calculant l'évolution de la population de défauts ponctuels lors des irradiations indique que la précipitation des amas de solutés est hétérogène, sur les amas de défauts ponctuels. La cinétique de précipitation est ralentie par les solutés autres que le cuivre.

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Pignac-Robitaille, Olivier. "Modélisation et cartographie des opérations de transport." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28613/28613.pdf.

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Abstract:

Ce document a pour but de décrire les processus de prise d’appels et de formation des routes de la compagnie Med Express. L’étude commence par effectuer la cartographie des flux des opérations ainsi qu’une analyse sur la construction des routes. L’analyse des routes construites par Med Express a démontré qu’il y avait un haut taux de retard. En utilisant un algorithme, la moyenne d’appels par route est restée semblable, mais sans aucun retard. En traitant les appels comme préprogrammés, le nombre moyen d’appels par route a augmenté tout en diminuant la distance totale parcourue. Ces résultats nous ont permis d’affirmer que la séparation myope des appels entre les répartiteurs diminue l’efficacité globale de la flotte. De plus, le fait de connaitre la demande à l’avance est un avantage. Finalement, un léger changement dans les heures de cueillettes permet de grandes améliorations globales quant à la distance parcourue et au nombre d’appels par route.

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Poirier, Agnès. "Modélisation des processus de transport actif hépatique." Paris 5, 2009. http://www.theses.fr/2009PA05P614.

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Abstract:

Lors du développement du médicament, une approche mécanistique adaptée aux processus d’ADE (absorption, élimination, et disposition) incluant du transport actif est nécessaire pour analyser les données, prédire les profils PK, comprendre les différences inter-espèces, et expliquer les profils PK/PD. Ces dernières années, un très grand nombre de techniques et d’outils ont été développés dans le domaine des transports actifs ouvrant la voie à de nombreuses opportunités pour des mesures quantitatives et des corrélations des processus d’ADE incluant du transport actif. Pour cette thèse, la modélisation mécanistique des transports actifs des cellules à l’ensemble du corps s’est déroulée en 3 étapes majeures : - Premièrement, les expériences in vitro ont été optimisées, notamment les conditions expérimentales et les étapes de lavage, puis l’analyse des données brutes le fut également suivi de la validation de l’approche qui utilise une modélisation compartimentale pour estimer précisément les paramètres de transport actif et passif. - Puis, la corrélation in vitro-in vivo des paramètres de transport et leur incorporation dans un model PBPK de rat fut développé. L’élément clef fut l’extrapolation à l’in vivo des données de transport obtenues soit à partir d’hépatocytes isolés soit à partir de lignées cellulaires transfectées. - La prédiction à l’homme des processus d’ADE incluant du transport actif fut réalisée et validée en adaptant les modèles développés pour le rat tout en incorporant des données in vitro humaines
In drug development, mechanistically based approaches adapted to transport-mediated ADE (absorption, elimination and disposition) are needed to analyze data, to predict PK profiles, to understand species differences and to explain PK/PD profiles. In the past years, a considerable amount of new techniques and tools have been developed in the area of active transport opening new opportunities for quantitative measurements and correlations of transport-driven ADE. In this work, the mechanistic modeling of hepatic transport from cells to whole body has followed three main steps:- First, the in vitro experiments were optimized, including the experimental set up and the washing steps, followed by the resulting raw data analysis and validation using compartmental modeling to derive accurate, quantitative estimates of active and passive transport parameters. - Next, the in vitro-in vivo scaling of the obtained transport parameters and their incorporation in a whole body PBPK rat model was developed. Key was the scaling of transport data obtained either from isolated hepatocytes or from transfected cell systems to in vivo. - The prediction of transport-mediated ADE in man was realized and validated by refining the models developed for rat, incorporation of in vitro human input data

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Crevoisier, David. "Modélisation analytique des transferts bi- et tridirectionnels eau-solutés - application à l'irrigation à la raie et à la micro-irrigation." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011746.

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Abstract:

L'irrigation à la raie compte parmi les techniques d'irrigation les plus répandues dans le monde et le recours à la micro-irrigation qui permet d'adapter les apports d'eau et de fertilisants selon les besoins de la plante au cours de la saison de culture est en forte augmentation. La maîtrise des transferts bi- et tridirectionnels eau-solutés dans le contexte de ces pratiques est très important. Il permet leur amélioration afin de limiter les gaspillages d'eau, le lessivage d'azote et d'optimiser le rendement des cultures.

La modélisation développée ici se propose de représenter les transferts eau-soluté en se basant sur une résolution semi-analytique des équations de transferts bi- et tridirectionnels (équation de Richards et équation de convection-diffusion de solutés). Le caractère analytique de ce type de modélisation permet de simuler des événements aux pas de temps variant entre l'heure pour une irrigation et la journée pour la redistribution de l'eau et des solutés dans le sol. Elle permet en outre de s'affranchir des contraintes propres aux schémas numériques : conditions de convergence de la solution et temps de calculs conséquents. Cette modélisation fondée sur des bases mécanistes conserve, en dépit de certaines hypothèses simplificatrices, un caractère hautement prédictif.

Compte tenu de la complexité de la géométrie du domaine, notamment en irrigation à la raie, et afin de pouvoir traiter des conditions initiales hétérogènes, le problème général est décomposé en problèmes élémentaires dont la résolution analytique est rendu possible par l'utilisation de la fonction de Green. La solution du problème général est alors obtenue par superposition des solutions analytiques de ces problèmes élémentaires.

La méthode utilisée a l'avantage d'être adaptative. Elle permet de modéliser différentes pratiques d'irrigation et de fertilisation sur une vaste échelle de pas de temps. La résolution analytique peut également être appliquée de la même façon sur les transferts hydriques, les transferts de solutés et permet également la modélisation de l'extraction racinaire. Son efficacité et son domaine de validité sont cependant limités par les hypothèses sur lesquelles repose sa construction. Des méthodes permettant d'accroître les potentialités de cette modélisation sont à cet égard proposées.

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Viel, Emélie. "Etude des processus de transport des solutés hors équilibre physique : application à la zone non saturée des calcaires de Beauce." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2039/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est d’étudier les phénomènes de transport des solutés hors équilibre physique dans la ZNS des Calcaires de Beauce. Cette étude a été réalisée en deux parties, une partie laboratoire qui a consisté en la réalisation d’expériences d’élution sur colonnes non perturbées en régime permanent pour trois intensités de précipitation (4, 8, 16 mm/h) et en régime transitoire avec ou sans drainage, en condition non saturées. Les colonnes ont été prélevées dans deux faciès de la ZNS des Calcaires de Beauce : un faciès homogène et un faciès hétérogène. La seconde partie de cette étude a été réalisé in situ, avec des expériences de traçage au bromure (Br-) et de Bleu Brillant (BB) réalisées sur une fosse du site du Lycée de Saussaye (Chartres). Les expériences en régime permanent ont montré que les deux faciès n’avaient pas le même comportement face au transport de soluté. Les courbes de percée pour le faciès homogène s’expliquent par un modèle de transport de type convectif dispersif classique (CDE), alors les CP pour le faciès hétérogène s’expliquent par un modèle de transport de type eau mobile – eau immobile (MIM). Les expériences en régime transitoire ont montré que la concentration augmentait pendant le drainage des colonnes. Ce phénomène peut s’expliquer par une distribution de la concentration en fonction de la taille des pores. L’analyse des colonnes au microtomographe a montré que la présence d’une matrice limoneuse dans le calcaire favorisait le transport. Les expériences de traçage au Br- et BB sur le terrain ont montré que les faciès de calcaire sont très variables à l’échelle de quelques mètres. Les points d’échantillonnage les plus bas restituent en premier le traceur (Br-). Ce transport préférentiel s’explique par l’agencement des faciès, qui a un impact important sur la forme du panache observé de BB. Des digitations apparaissent lorsqu’un contraste de perméabilité et l’agencement des faciès engendrent des écoulements localisés rapides. Les phénomènes hors équilibre existent dans la ZNS du calcaire de Beauce et ont pour origine différents facteurs : la variation des conditions à la limite supérieur, l’état hydrique, l’hétérogénéité du milieu, tel qu’observé à l’échelle de la colonne, et le contraste de perméabilité et la présence de structures lithologique qui engendrent du transport préférentiel à l’échelle du terrain
The purpose of this work is to study solute transport processes under physical non-equilibrium in the unsaturated zone of the Beauce limestone. This study has been divided into two parts, a laboratory part which consisted in conducting elution experiments with a steady state flow with three rainfall (4,8,16 mm/h) and under transient flow with or without drainage, in unsaturated structured columns. The columns have been sampled into two facies of the unsaturated zone of the Beauce limestone: a homogenous facies and a heterogenous facies. The second part of this study has been realized in situ, with tracing experiments realized on a pit dug at the site of the Lycée de Saussaye (Chartres). The experiments in a steady state regime showed that the two facies do not have the same behaviour regarding solute transports. The breakthrough curve (BTC) for the homogeneous facies is explained with a classical convection dispersion solute transport model. The BTC for the heterogenous facies could be explained only with the mobile-immobile water model. The experiments under transient flow showed a rise of concentration during drainage. This phenomenon could be explained by a heterogeneous distribution of concentration as a function of pore size. The tracing experiments with bromide (Br -) and Brillant Blue (BB) show that the limestone facies are very variable at the field scale. The lowest sampling points returned first the Br - tracer. This preferential transport could be explained by the facies layout which has an important impact on the shape of the observed distribution of BB. Digitations appear when permeability contrast and facies layout produce localised fast flows. Non-equilibrium phenomena exist in the unsaturated zone of the Beauce limestone and have different factors as origins: condition at the upper boundary limit, moisture condition, heterogeneity of the medium, as observed on columns, and contrast of permeability and lithological structures as observed at the field scale

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Faurel, Michaël. "Conception et mise en place d'expériences de diffusion de l'eau et de solutés dans des milieux poreux modèles d'argiles gonflantes." Thesis, Poitiers, 2012. http://www.theses.fr/2012POIT2320/document.

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Abstract:

La plupart des données existantes de diffusion d'eau et de solutés sont obtenues pour des roches argileuses extrêmement complexes ou des échantillons en apparence plus simples préparés à base d'argiles gonflantes sodiques de type smectite. Ces dernières pouvant présenter des organisations très variables et encore mal comprises (phase gel-floc-suspension stable) en conditions saturées, il reste très difficile de contraindre les modèles à double milieu (eau porale ou interfoliaire) parfois avancés pour interpréter des expériences de diffusion. Un système modèle d'argiles gonflantes reflétant réellement un double milieu a pu être obtenu à partir de trois fractions granulométriques d'une vermiculite-Na. Celles-ci ne présentent pas de phase gel en conditions saturées mais des particules bien définies dont la morphologie et l'organisation ont pu être caractérisées. Un dispositif de diffusion a été développé afin d'étudier la diffusion de HDO et Br- pour ces différentes fractions en fonction de la porosité. L'avantage majeur de ce dispositif est de pouvoir préparer des échantillons par sédimentation analysables en tomographie de rayons-X afin de valider leur homogénéité organisationnelle ; hypothèse considérée dans les modélisations. Les résultats obtenus démontrent que cette nouvelle voie de préparation conduit à des échantillons plus homogènes par rapport aux méthodes classiques. Les premières perspectives quant à l'utilisation de ces doubles milieux modèles se dégagent à travers les premiers résultats de diffusion obtenus puisque leurs caractéristiques géométriques parfaitement contrôlées peuvent permettre de pondérer l'impact des différents processus de transport potentiels
Most of existing data on diffusion of water and solutes were obtained either on extremely complex clayey rocks or on seemingly more simple samples prepared from sodium-saturated swelling clay minerals, namely smectites. Because these latter can exhibit in water-saturated conditions various organizations not yet fully understood (gel phase-floc-stable suspension), it is still difficult to constrain dual-porosity media modeling (pore or interlayer water) sometimes considered for interpreting results from diffusion experiments. A model system for swelling clay minerals, mimicking a true dual-porosity medium, was obtained by using three size fractions of a Na-vermiculite. These fractions do not exhibit gel-like behavior in water-saturated conditions but rather well defined particles, whose morphology and organization have been characterized. An experimental set-up was designed for the investigation of HDO and Br- diffusion in these size-fractions as a function of porosity. The main advantage of this set up is that it allows assessing for the organizational homogeneity of a sample prepared by sedimentation process through X-ray tomography measurements, an assumption considered for diffusion modeling. The obtained results showed that this new method for sample preparation leads to more homogeneous samples as compared to classical procedures. The first perspectives concerning the use of these dual-porosity model systems are drawn from the first diffusion results obtained, as the well-controlled geometrical characteristics of these model systems successfully help in balancing the contribution of the different potential transport processes

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Moad, Kamel. "Modélisation et optimisation multi-niveaux du transport forestier." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0101/document.

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Abstract:

Cette thèse est une contribution à la modélisation, la planification et l’optimisation du transport pour l’approvisionnement en bois de forêt des industries de première transformation. Dans ce domaine, les aléas climatiques (mise au sol des bois par les tempêtes), sanitaires (attaques bactériologiques et fongiques des bois) et commerciaux (variabilité et exigence croissante des marchés) poussent les divers acteurs du secteur (entrepreneurs et exploitants forestiers, transporteurs) à revoir l’organisation de la filière logistique d’approvisionnement, afin d’améliorer la qualité de service (adéquation offre-demande) et de diminuer les coûts.L’objectif principal de cette thèse était de proposer un modèle de pilotage améliorant la performance du transport forestier, en respectant les contraintes et les pratiques du secteur.Les résultats établissent une démarche de planification hiérarchique des activités de transport à deux niveaux de décision, tactique et opérationnel. Au niveau tactique, une optimisation multi-périodes permet de répondre aux commandes en minimisant l’activité globale de transport, sous contrainte de capacité agrégée des moyens de transport accessibles. Ce niveau permet de mettre en oeuvre des politiques de lissage de charge et d’organisation de sous-traitance ou de partenariats entre acteurs de transport. Au niveau opérationnel, les plans tactiques alloués à chaque transporteur sont désagrégés, pour permettre une optimisation des tournées des flottes, sous contrainte des capacités physiques de ces flottes.Les modèles d’optimisation de chaque niveau sont formalisés en programmation linéaire mixte avec variables binaires. L’applicabilité des modèles a été testée en utilisant un jeu de données industrielles en région Aquitaine et a montré des améliorations significatives d’exploitation des capacités de transport par rapport aux pratiques actuelles.Les modèles de décision ont été conçus pour s’adapter à tout contexte organisationnel, partenarial ou non : la production du plan tactique possède un caractère générique sans présomption de l’organisation, celle-ci étant prise en compte, dans un deuxième temps, au niveau de l’optimisation opérationnelle du plan de transport de chaque acteur
The present manuscript tackles the supply chain forest transportation problem in the context of forestry primary industry. In this context, several risks may affect the forest supply chain: the unpredictable weather conditions (tree falling provoked by major storms); sanitary emergencies (tree pest and diseases); and, diverse commercial circumstances (the variability of market demands). The aforementioned issues motivate the diverse forest sector protagonists (entrepreneurs, forest operators and drivers) to seek support for improving their logistic operations. The aim of this effort is to improve the service quality (offer-demand agreement) diminishing in this way the total costs. Therefore, the main goal of this thesis is the proposal of a novel management model which improves forest-to-mill transport performance. At the same time, the proposed model accounts for the forest sector manners and constraints. The contribution of this thesis is threefold: first a transportation model is developed, later on the transport planning is managed, and finally an optimization procedure is proposed.The thesis results propose a hierarchical planning for the forestry transportation. Two decision levels are suggested: tactic and operational. At a tactic level, a multi-period optimization is considered. The multi-period optimization strategy meets the customer supply demands while minimizes the global transportation activity. Such strategy takes into account the restrictions of the total available transportation means. Moreover, at this level the activity balancing politics may be developed, as well as subcontractors coordination between transport companies. On the other hand, at the operational level, the tactic planning assigned for each transporter is divided so an optimization of the fleet’s transport assignation is done considering the vehicles constraints.The decision process is modelled as a Mixed Linear Programming formulation. The application considers a data set coming from the industry settled at the Aquitaine region in France. The results have shown a significant improvement on the transport capabilities with respect to the conventional transport practices.It is worth to mention that the decision models were designed such that they may be adapted to different context either collaborative or not. In both cases, the tactic planning has a generic purpose, in other words, it is independent of the kind of organization involved, whereas specific organizations are taken into account when planning actors’ activities at the operational level

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Holovatch, Taras. "Réseaux de transport complexes : résilience, modélisation et optimisation." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00652784.

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Abstract:

Dans cette étude, nous produisons une analyse des réseaux de transport publics (acronyme PTN en anglais) en combinant des outils de la théorie des réseaux complexes, des simulations numériques et des approches analytiques. Nous avons commencé par une analyse empirique des PTN de 14 villes importantes dans le monde et en avons déterminé les principales caractéristiques en termes de réseaux complexes. Cette apporche empirique montre que les PTN apparaissent comme des réseaux ("small world") fortement corrélés avec des "coefficients d'agrégation" élevés et des "distances les plus courtes moyennes" comparativement faibles. Nous avons ensuite introduit divers modèles de PTN à 1 et 2 dimensions. Le modèle de marches aléatoires auto-évitantes (SAW) en interactions mutuelles capture certaines des propriété statistiques des PTN dans les divers modes de représentation. Nous avons poursuivi cette étude en examinant la résistance des PTN à divers scénarios d'attaques, ce qui permet de définir des critères de robustesse des réseaux considérés.

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Wang, Haisheng. "Modélisation Morphologique et Propriétés de Transport d'Alumines Mésoporeuses." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM045/document.

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Abstract:

Dans ce travail réalisé au Centre de Morphologie Mathématique and IFPEN, on s'intéresse à la microstructure et aux propriétés physiques d'alumines mésoporeuses. Il s'agit d'un supporte de catalyseur utilisés notamment dans les processus industriels de raffinage du pétrole. Fortement poreux, ce matériau est formé de ''plaquettes'' distribuées de manière désordonnée à l'échelle de la dizaine de nanomètres. Les propriétés de transport de masse du support de catalyseur sont fortement influencées par la morphologie de la microstructure poreuse. Ce travail porte sur la modélisation de la microstructure et des propriétés de transport des alumines mésoporeuses, à l'aide d'outils numériques et théoriques dérivés de l'analyse d'image et de la théorie des ensembles aléatoires. D'une part, on met en place des méthodes de caractérisation et de modélisation des microstructures, qui s'appuient sur, entre autre, des images obtenues par microscopie électronique en transmission (MET) et des courbes de porosimétrie azote. D'autre part, on utilise des méthodes d'homogénéisation numérique à champs complets par transformées de Fourier rapide (FFT).Dans un premier temps, le matériau est caractérisé expérimentalement par porosimétrie azote et résonance magnétique nucléaire à gradient de champ pulsé (RMN-GCP). Les images MET sont obtenus sur des échantillons d'épaisseur variable, filtrées et caractérisés par des fonctions de corrélation, notamment. Le bruit à haute fréquence issu de la membrane de carbone est identifié et pris en compte dans la modélisation de l'imagerie MET. À partir des images MET 2D, un modèle aléatoire à deux échelles est proposé pour représenter la microstructure 3D. Il prend en compte la forme des plaquettes d'alumines, leurs tailles, les effets d'alignement locaux et d'agrégation, qui sont identifiés numériquement. La procédure est validée à l'aide de comparaisons entre modèle et images expérimentales, en terme notamment de fonctions de corrélation et de surface spécifique, mesurées par porosimétrie azote.Dans un deuxième temps, une méthode de simulation des courbes d'isothermes de porosimétrie dans des milieux poreux périodiques ou aléatoires est développée. Basée sur des opérations morphologiques simples, elle étend un travail antérieur sur la porosimétrie au mercure. L'adsorption multicouche à basse pression est simulée à l'aide d'une dilatation tandis que les ménisques de l'interface vapeur-liquide intervenant pendant l'adsorption sont simulés à l'aide de fermetures de la phase solide par des éléments structurants sphériques. Pour simuler la désorption, une combinaison de fermetures et de bouchages de trou est utilisée. Le seuil de désorption est obtenu par une analyse de la percolation de la phase gazeuse. La méthode, d'abord validée sur des géométries simples, est comparée à des résultats antérieurs. Elle prédit une hystérésis et les distributions de pores associées à la porosimétrie. Nous l'appliquons aux modèles de microstructures 3D d'alumines mésoporeuses et proposons un modèle à trois échelles afin de rendre compte du seuil de pression pendant la désorption. En plus de la courbe de désorption, ce modèle reproduit les fonctions de corrélation mesurées sur les images MET.Dans un troisième temps, la diffusion de Fick, la perméabilité de Darcy, et les propriétés élastiques sont prédits à l'aide de calculs de champs complets par FFT sur des réalisations des modèles d'alumines mésoporeuses à deux et trois échelles. Les coefficients de diffusion effectifs et les facteurs de tortuosité sont prédits à partir de l'estimation du flux. Sont étudiés les effets de forme, d'alignement et d'agrégation des plaquettes sur les propriétés de diffusion à grande échelle. Les prédictions numériques sont validées au moyen des résultats expérimentaux obtenus par méthode RMN-GCP
In a work made at Centre de Morphologie Mathématique and IFPEN, we study the microstructure and physical properties of mesoporous alumina. This is a catalyst carrier used in the petroleum refining industry. Highly porous, it contains disordered ''platelets'' at the nanoscale. The mass transport properties of the catalyst carrier are strongly influenced by the morphology of the porous microstructure. We focus on the modeling of the microstructure and of transport properties of mesoporous alumina, using numerical and theoretical tools derived from image analysis and random sets models. On the one hand, methods are developed to characterize and model the microstructure, by extracting and combining information from transmission electron microscope (TEM) images and nitrogen porosimetry curves, among others. On the other hand, the numerical homogenization relies on full-field Fourier transform computations (FFT).The material is first characterized experimentally by nitrogen porosimetry and pulse-field gradient nuclear magnetic resonance (PFG-NMR). TEM images, obtained on samples of various thicknesses are filtered and measured in terms of correlation function. The high-frequency noise caused by carbon membrane support is identified and integrated in the TEM image model. Based on the 2D TEM images, a two-scale random set model of 3D microstructure is developed. It takes into account the platelet shape, platelet size, local alignments and aggregations effects which are numerically identified. The procedure is validated by comparing the model and experimental images in terms of correlation function and specific surface area estimated by nitrogen porosimetry.Next, a procedure is proposed to simulate porosimetry isotherms in general porous media, including random microstructures. Based on simple morphological operations, it extends an earlier approach of mercury porosimetry. Multilayer adsorption at low pressure is simulated by a dilation operation whereas the menisci of the vapor-liquid interface occurring during adsorption are simulated by closing the solid phase with spherical structuring elements. To simulate desorption, a combination of closing and hole-filling operations is used. The desorption threshold is obtained from a percolation analysis of the gaseous phase. The method, validated first on simple geometries, is compared to previous results of the literature, allowing us to predict the hysteresis and pore size distribution associated to porosimetry. It is applied on 3D microstructures of mesoporous alumina. To account for the pressure threshold during desorption, we propose a refined three-scale model for mesoporous alumina, that reproduces the correlation function and the desorption branch of porosimetry isotherms.Finally, Fick diffusion, Darcy permeability, and elastic moduli are numerically predicted using the FFT method and the two-scale and three-scale models of mesoporous alumina. The hindering effects in diffusion are estimated by the Renkin's equation. The effective diffusion coefficients and the tortuosity factors are estimated from the flux field, taking into account hindering effects. The effects of platelet shape, alignment and aggregation on the diffusion property are studied. The numerical estimation is validated from experimental PFG-NMR results

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Carreira, Ferreira Sonia. "Modélisation du transport intragranulaire dans un réacteur catalytique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1002/document.

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Abstract:

L'activité chimique des catalyseurs a longuement été le coeur des travaux R&D, conduisant à une influence accrue des limitations diffusionnelles internes. Il est donc important de quantifier et modéliser ces limitations dans le but d'optimiser la conception et les performances des catalyseurs.Dans le cadre de notre projet, en s'appuyant sur une approche de Monte Carlo, des réseaux aléatoires en 2D ou 3D, constitués par des pores cylindriques interconnectés, sont générés de façon à reproduire la porosité, la surface spécifique et le volume poreux des supports d'alumine-gamma. Cet outil est capable de générer des réseaux jusqu'à 18000×18000 noeuds en 2D et 600×600×600 en 3D et contenant 2 milliards de pores. Seulement 4s sont nécessaires à la génération de réseaux 2D carré en 200x200.Un modèle 1D du transport de matière est utilisé à l'échelle du pore en supposant une diffusion fickienne. La diffusion peut être simulée dans des réseaux de taille jusqu'à 200×200. La confrontation des tortuosités simulées aux données de la littérature montre un bon accord. Cependant, la comparaison avec les valeurs expérimentales issues d'études par chromatographie inverse, montre des valeurs expérimentales plus élevées, probablement dû à la présence de deux niveaux de porosité.L'algorithme a par conséquent été modifié afin de générer des réseaux à deux niveaux de porosité et ainsi, reproduire les propriétés texturales et de transfert de matière d'une alumine. Pour un réseau 2D périodique en 100×100, concernant les propriétés texturales, des erreurs relatives inférieures à 10% ont été obtenues. De plus, des tortuosités comparables ont été estimés, 2.34 pour 2.40 expérimentalement
The chemical activity of catalysts has long been the core of R&D studies, leading to an increased influence of internal diffusion limitations. It is therefore important to model and quantify these mass transfer limitations in order to optimize catalyst design and increase performance.In the framework of our project, 2D or 3D pore networks, constituted by interconnected cylindrical pores, are randomly generated by a Monte Carlo approach to reproduce the porosity, specific surface area and pore volume of gamma-alumina supports. A highly efficient tool, capable of generating 2D networks of 18000×18000 and 600×600×600 nodes in 3D, containing up to 2 billion pores. Only 4s are required to generate 2D networks of size 200x200.Mass transfer is simulated by the 1D Fick’s diffusion model within each pore of the network. 200×200 networks, containing up to 80,000 pores, can be simulated. The confrontation of the calculated tortuosities as a function of porosity, to theoretical correlations shows a good agreement. However, when comparing with experimental values from fixed-bed tracer experiments obtained for different gamma-alumina pellets, actual aluminas exhibit higher tortuosities, probably due to the organisation of the porous structure in two levels.Hence, by modifying the developed model to generate two-level networks, we have been able to reproduce both textural and diffusion properties of one alumina. Taking a 2D periodic network of size 100×100 and concerning the textural properties, relative errors less than 10% were obtained. In addition, a good agreement was found for the tortuosity values, 2.34 against the experimental value of 2.40

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Huynh, Cong Hoai. "Modélisation du transport sédimentaire : application au littoral vietnamien." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT014H.

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Abstract:

Ce travail repose sur le développement et la validation d'un modèle morphologique des zones côtières. Ce modèle est constitué de trois modules en interaction : le modèle de houle, le modèle de courant, le modèle de transport de sédiment et d'évolution du fond. Une comparaison entre le modèle Rcpw (Bruce et al. 1986) et le modèle Refdif (Kirby et Dalrymple 1994) est réalisée sur plusieurs cas test. Le modèle Refdif basé sur l'approximation parabolique de l'équation de Berkhoff est choisi comme modèle de vague pour cette étude. Le modèle courant résout les équations en eaux peu profondes 2D instationnaires. Ce modèle est forcé par le modèle de vague à travers le tenseur de radiation de Longuet-Higgins et Steward (1964). Le cisaillement au fond, résultant du courant et des vagues, est modélisé à partir de la théorie de Van Rijn (1993). Plusieurs types de conditions aux limites sont implémentées dans le modèle. La modélisation du transport de sédiment, longitudinal ou transversal à la côte, est celle développée par Watanabe (1986). Le modèle d'évolution du fond repose sur l'équation de conservation de la masse de sédiment. Plusieurs expériences de validation sont réalisées en considérant séparément chacun des modèles (vague, courant, évolution du fond) dans un premier temps, puis dans un second temps, en considérant le modèle morphologique complet dans lequel les trois modules sont couplés. Ces validations sont réalisées en comparant les résultats du modèle à des solutions analytiques ou des données expérimentales. Le modèle morphologique est alors appliqué à trois cas réalistes : - la simulation des vagues et du courant près d'une côte limitée par deux groins, - L'évolution du profil d'une plage sous l'effet d'un transport de sédiment transversal à la côte dû à la houle, - L'évolution morphologique de la plage de Phan Thiet au Viet Nam sous l'action de la houle et du courant.

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Andrea, Luc. "Modélisation du transport thermique dans des matériaux thermoélectriques." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066122/document.

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Abstract:

Les matériaux thermoélectriques permettent de convertir de l'énergie thermique en énergie électrique. Leur rendement de conversion trop faible limite cependant leur utilisation à grande échelle. Plusieurs voies d'optimisation sont utilisés afin d'augmenter les rendements de conversion en diminuant la conductivité thermique. Dans cette thèse, nous modélisons les propriétés de transport thermique des matériaux half-Heusler parfaits et dopés qui présentent des propriétés thermoélectriques intéressantes. La méthode repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité pour calculer les propriétés harmoniques et anharmoniques des composés parfaits et déterminer les temps de vie des phonons. Ensuite, ces derniers sont utilisés pour écrire une équation de transport de Boltzmann pour la densité de phonons dont la résolution donne accès à la conductivité thermique. L'inclusion de défauts ponctuels a pour objectif de réduire la conductivité thermique par diffusion des phonons. Pour modéliser leur effet dans un régime de forte concentration une méthode champ moyen a été développée et appliquée aux half-Heusler. Pour traiter le régime dilué, une méthode faisant appel aux fonctions de Green a été utilisée. Ces deux méthodes montrent que des réductions significatives de conductivité thermique des composés NiTiSn, NiZrSn et NiHfSn sont déjà obtenues pour des concentrations de 10 % en dopants
Thermoelectric materials provide a way to convert thermal energy into electrical energy. Nonetheless, their low efficiency is the main obstacle for global scale applications. Experimentally, specific treatments can lead to great improvement in the efficiency, mainly by lowering the thermal conductivity. This thesis is aimed at calculating from first principles, the thermal transport properties in perfect and doped half-Heusler thermoelectric materials. We begin with a theoretical analysis of the harmonic and anharmonic properties of phonons for perfect phases.The density functional theory is used to deduce the phonons lifetime from phonon-phonon interactions. The lifetimes are integrated into the Boltzmann transport equation for the phonon density, which solution allows us to compute fully ab initio the lattice thermal conductivity. The purpose of point defects is to scatter the phonons and thus reduce thermal conductivity. We developed two methods to account for the defects on thermal transport. The first one, based on a mean field approach, is suitable for the high concentration regimes. The second one in the framework of Green functions theory is used for dilute regimes. Both methods consistently show that the main reduction of thermal conductivity is already obtained within around 10 % of solute elements in NiTiSn, NiZrSn and NiHfSn

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Andrea, Luc. "Modélisation du transport thermique dans des matériaux thermoélectriques." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066122.

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Abstract:

Les matériaux thermoélectriques permettent de convertir de l'énergie thermique en énergie électrique. Leur rendement de conversion trop faible limite cependant leur utilisation à grande échelle. Plusieurs voies d'optimisation sont utilisés afin d'augmenter les rendements de conversion en diminuant la conductivité thermique. Dans cette thèse, nous modélisons les propriétés de transport thermique des matériaux half-Heusler parfaits et dopés qui présentent des propriétés thermoélectriques intéressantes. La méthode repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité pour calculer les propriétés harmoniques et anharmoniques des composés parfaits et déterminer les temps de vie des phonons. Ensuite, ces derniers sont utilisés pour écrire une équation de transport de Boltzmann pour la densité de phonons dont la résolution donne accès à la conductivité thermique. L'inclusion de défauts ponctuels a pour objectif de réduire la conductivité thermique par diffusion des phonons. Pour modéliser leur effet dans un régime de forte concentration une méthode champ moyen a été développée et appliquée aux half-Heusler. Pour traiter le régime dilué, une méthode faisant appel aux fonctions de Green a été utilisée. Ces deux méthodes montrent que des réductions significatives de conductivité thermique des composés NiTiSn, NiZrSn et NiHfSn sont déjà obtenues pour des concentrations de 10 % en dopants
Thermoelectric materials provide a way to convert thermal energy into electrical energy. Nonetheless, their low efficiency is the main obstacle for global scale applications. Experimentally, specific treatments can lead to great improvement in the efficiency, mainly by lowering the thermal conductivity. This thesis is aimed at calculating from first principles, the thermal transport properties in perfect and doped half-Heusler thermoelectric materials. We begin with a theoretical analysis of the harmonic and anharmonic properties of phonons for perfect phases.The density functional theory is used to deduce the phonons lifetime from phonon-phonon interactions. The lifetimes are integrated into the Boltzmann transport equation for the phonon density, which solution allows us to compute fully ab initio the lattice thermal conductivity. The purpose of point defects is to scatter the phonons and thus reduce thermal conductivity. We developed two methods to account for the defects on thermal transport. The first one, based on a mean field approach, is suitable for the high concentration regimes. The second one in the framework of Green functions theory is used for dilute regimes. Both methods consistently show that the main reduction of thermal conductivity is already obtained within around 10 % of solute elements in NiTiSn, NiZrSn and NiHfSn

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Meziane, Chabane. "Modélisation mathématique et simulation numérique du transport mucociliaire." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASM042.

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Abstract:

Le transport de fluide biologique par le mouvement des cils est un phénomène naturel qu’on retrouve chez presque tous les êtres vivants. Le but de cette thèse est la modélisation et la simulation numérique de la clairance mucociliaire, faisant intervenir l’action des cils sur le fluide visqueux (composé de mucus et du liquide périciliaire), modélisé par des équations de Stokes. Le modèle fait intervenir aussi la sécrétion du mucus par les cellules sécrétrices, présentes au niveau de l’épithélium bronchique. Le premier chapitre traite de la modélisation 3D de l’écoulement du fluide sous l’action des cils, dont la contribution est modélisée par une courbe 1D représentant la ligne centrale du cil. Le problème résultant est un problème de Stokes singulier et non-local. Dans le chapitre 2 nous avons étudié, dans un modèle d’arbre bronchique symétrique dyadique, les épaisseurs de la couche mucus à l’équilibre, résultant de la sécrétion du mucus par l’épithélium, et de l’évacuation du mucus par les cils d’autre part. Enfin dans le chapitre 3, nous avons étudié l’influence de l’écoulement d’air à travers la lumière bronchique sur l’efficacité de la clairance mucociliaire, et ce, dans un régime de respiration normale, fort, puis extrême
The transport of biological fluid by the movement of cilia is a natural phenomenon found in almost all living beings. The aim of this thesis is the modeling and numerical simulation of mucociliary clearance, involving the action of cilia on the viscous fluid (composed of mucus and PCL), modeled by Stokes equations. As well as the secretion of mucus by the submucosal glands and the goblet cells, present in the bronchial epithelium. The first chapter deals with the 3D modeling of the fluid flow under the action of the cilia, the contribution of which is modeled by a 1D curve representing the central line of the cilium. The resulting problem is a singular and non-local Stokes problem. In Chapter 2, we studied in a model of a symmetrical dyadic bronchial tree, the thickness of the mucus layer at equilibrium, resulting from the secretion of mucus by the epithelium on the one hand, and from the evacuation of mucus through the cilia on the other hand. Finally, in Chapter 3, we studied the influence of airflow through the bronchial lumen on the efficiency of mucociliary clearance, and this, by considering a normal, strong, and extreme breathing regime

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Labbez, Christophe. "Etude du transport et de la rétention de solutés neutres et ioniques par le modèle DSPM : membranes de nano- et d'ultra-filtration fine." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2044.

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Abstract:

La modélisation du transport de matière à travers une structure microporeuse chargée constitue une étape indispensable à la compréhension de la sélectivité d'une membrane de nanofiltration. Dans ce travail, un modèle reposant sur l'équation étendue de Nernst-Planck pour décrire le transport et l'équation de Donnan modifiée pour décrire l'exclusion électrique-stérique des espèces est développé. Outre l'analyse théorique des phénomènes de transport, le modèle permet de relier les propriétés électriques et structurales d'une membrane au taux de rejet de solutés. Le rayon de pore (rp) et la charge volumique (X) de membranes ont pu être déduits de la modélisation des taux de rejets de solutés neutres et ioniques. La confrontation des valeurs de X et de rp à celles déduites de mesures indépendantes ne permet pas de conclure définitivement quant à la validité du modèle. Les résultats mettent en évidence un phénomène de régulation de charge intervenant à l'intérieur des pores de la membrane
Modeling of the matter transport through a charged microporous medium is a necessary step to understand and control the selectivity of a nanofiltration membrane. In this work, a model based on the application of the extended Nernst-Planck equation and the assumption of a modified Donnan equilibrium at both membrane/solution interfaces is developed. Besides the analysis of transport mechanisms, the model allows to relate a membrane's microscopic structural and charge properties to the solute retentions. The effective pore radius (rp) and effective volume charge (X) of nanofiltration membranes could be then determined by fitting the experimental retention of neutral and charged solutes. The comparison of the predicted values of the membrane X and rp with those determined from independent measurements does not allow to conclude definitively on the validity of the model. Results show that a charge regulation phenomenon occurs inside the membrane pores

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Paris, Thais. "Etude du transfert d'eau et de solutés dans un sol à nappe superficielle drainée artificiellement." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008704.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface.
L'approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5 m3), remplis tous deux d'un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le H218O et le Cl-. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisées uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl- a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu'à l'exutoire du système.
L'analyse des courbes d'élution obtenues pour les études monodimensionnelles a permis l'identification des mécanismes de transport et le calcul des paramètres de transport pertinents (par résolution inverse). Pour les expériences bidimensionnelles, il a été observé une hétérogénéité des champs de vitesses, avec une zone proche du drain où le lessivage est rapide et une zone proche de l'interdrain où le soluté progresse à faible vitesse. Dans le cas du soluté résidant dans le sol, les courbes d'élution (concentration et conductivité électrique) au drain montrent un palier stable puis une diminution de forme « exponentielle » jusqu'à atteindre les concentrations du niveau de base. La migration du soluté dans le cas d'un pulse apporté en surface du sol est singulier. La courbe d'élution en sortie du drain présente deux modes : (i) un premier mode sous forme d'un pic, (ii) et le deuxième sous forme d'un palier constant de concentration. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à la modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L'utilisation d'une deuxième méthode, le suivi de particules (approche lagrangienne), nous a permis d'obtenir le cheminement de l'eau et le temps de transfert des particules dans le sol.

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Mercury, Lionel. "Equilibres minéraux-solutions en milieu non saturé des sols : thermodynamique de l'eau capillaire et modélisation physicochimique." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2348.

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Abstract:

L'etude des equilibres mineraux - solution dans le domaine non sature des sols necessite de considerer l'etat particulier de l'eau. L'eau liquide liee, en conditions capillaires, est soumise a une pression generalement negative, en tout cas inferieure a celle de l'atmosphere. Une methode de calcul de toutes les proprietes thermodynamiques de l'eau, fondee sur cette realite physique, est proposee et discutee au chapitre 1, a partir de la regression des donnees etablies a pression positive. Le chapitre 2 presente le calcul des proprietes thermodynamiques de la plupart des polymorphes de la glace. La notion d'<<<>ice-like water<>>> peut alors etre clairement definie, au chapitre 3, et appliquee a l'eau de constitution des hydrates et des hydroxydes. . . .

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Vauchelet, Nicolas. "Modélisation mathématique du transport diffusif de charges partiellement quantiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00135114.

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Abstract:

Le travail de la thèse concerne la modélisation et l'analyse
mathématique du transport d'électrons confinés dans une nanostructure
dans le but d'implémenter des simulations numériques. Dans de tels
dispositifs nanométriques, les ordres de grandeurs ne jouent pas le
même rôle dans chaque direction. Les électrons peuvent être
extrêmement confinés dans une ou plusieurs directions. Un modèle
quantique est nécessaire pour décrire le confinement. Dans la
direction non confinée, le transport est supposé de nature classique.
Nous proposons alors un système couplé quantique/classique.
Les collisions intervenant lors du transport induisent un régime
diffusif des porteurs de charges. Le modèle diffusif est obtenu grâce
à une limite de diffusion d'un modèle cinétique. L'analyse
mathématique de cette limite de diffusion et du modèle diffusif couplé
sont présentées. Une simulation numérique du transport dans un
nanotransistor est obtenue avec ce modèle.

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Gugenheim, Dan. "Modélisation et optimisation d’un réseau de transport de gaz." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/11760/1/gugenheim.pdf.

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Abstract:

Durant ces 40 dernières années, le gaz naturel a vu son utilisation augmenter jusqu’à constituer aujourd’hui la troisième ressource énergétique mondiale. Il est alors devenu nécessaire de l’acheminer sur des distances de plus en plus longues entre les lieux d’extraction et de consommation. Ce transport peut s’effectuer à l’état liquide par des méthaniers ou à l’état gazeux par le biais des réseaux de transport de gaz naturel composés de canalisations de grandes dimensions, tant en diamètre qu’en longueur. Cette thèse porte sur la modélisation et l’optimisation de la configuration des réseaux de transport de gaz naturel et sur l’application au cas du réseau principal de transport français qui présente plusieurs particularités. En effet, il s’agit d’un réseau de grandes dimensions, fortement maillé pour lequel plusieurs sources d’approvisionnement sont possibles pour desservir divers points de consommation. Il possède en outre, des stations d’interconnexion entre les canalisations. GRTgaz en est le gestionnaire. Ce travail concerne l’étude de la faisabilité de configurer le réseau de transport pour un scénario d’approvisionnement et de consommation. Le coeur de cette thèse porte sur le développement d’un modèle de réseau de transport de gaz et sur la détermination des flux et des configurations des stations d’interconnexion dans ce réseau à l’aide d’outils d’optimisation. L’une des innovations est la description et la modélisation des stations d’interconnexion, carrefours incontournables du réseau. Deux modèles sont ainsi proposés, faisant intervenir une formulation d’une part mixte non linéaire en nombres entiers et d’autre part, non linéaire continue. Leur efficacité en fonction de différents solveurs d’optimisation est ensuite discutée. Le choix de la meilleure formulation du problème de transport de gaz naturel a été étudié sur un ensemble de réseaux fictifs, mais représentatifs du réseau français. La meilleure stratégie, basée sur l’utilisation combinée d’une ormulation non linéaire continue, du choix de la pression comme variable et d’une initialisation par un sous-problème a ensuite été appliquée sur des instances de taille réelle. Les difficultés du passage à des instances réelles ont ensuite été résolues à l’aide de deux améliorations: d’une part, la mise à l’échelle des variables a permis de mieux conditionner le problème, puis d’autre part, une suite de relaxations a été employée afin de résoudre tous les cas réels. Les solutions sont finalement validées à l’aide de solutions métiers existantes.

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Sossoe, Kwami. "Modélisation des systèmes de transport multimodaux de grands réseaux." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1196/document.

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L’objectif de ce travail consiste en la modélisation des flux de véhicules d’un grand et dense réseau de transport multimodal. Le travail s’organise en deux parties: un aspect théorique et un aspect développement. L’étude théorique met l’accent sur la façon dont un réseau multimodal peut être modélisé et comment sa performance en termes d’offre peut être optimisée. Pour ce faire, trois études principales sont réalisées: la prévision et la régulation des flux de trafic sur les grands réseaux de surface, la multimodalité véhiculaire dans les grands réseaux de surface prenant en compte les nouvelles formes de mobilité, et enfin l’impact de l’information sur le coût des itinéraires. La partie développement consiste en la conception d’un simulateur de flux de trafic pour réguler le trafic multimodal véhiculaire. Le simulateur développé devrait aider les opérateurs de transport et les collectivités territoriales dans leurs stratégies de gestion des flux de trafic
The objective of this work consists on the modeling of traffic flow of a large multimodaltransportation network. The work is organized in two parts: a theoretical study part anda development part. The theoretical study emphasizes on how a multimodal network canbe model and how its performance in terms of supply can be optimized. To do so, threemain studies are discussed: the traffic flow prediction and regulation on large surface net-works, the vehicular multimodality in big surface networks taking into account new forms ofmobility, and finally the impact of the information on the cost of the itineraries. The devel-opment part consists on the conception of a traffic flow simulator to regulate the vehicularmultimodal traffic. The developed simulator should assist transport operators and territorialcommunities in their traffic flow management strategies

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Munteanu, Gheorghe. "Modélisation mathématique, simulation et optimisation des réseaux de transport." Mémoire, École de technologie supérieure, 2009. http://espace.etsmtl.ca/72/1/MUNTEANU_Gheorghe.pdf.

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Abstract:

Les recherches sur différents phénomènes physiques ou sur différents comportements sociaux ont motivé les chercheurs à développer des algorithmes permettant de résoudre des problèmes d'optimisations combinatoires complexes. Ces algorithmes d'optimisation constituent un sujet de recherche de plus en plus important tant du point de vue théorique que pratique. Ce projet traite le comportement des différents algorithmes sur des problèmes non déterministes polynomiaux difficiles, tel que le problème du voyageur de commerce. Notre objectif vise l'implantation et l'étude de l'efficacité de ces algorithmes dans un contexte d'optimisation difficile. Cette contribution complémente les travaux de recherches sur les études des métaheuristiques et elle peut s'appliquer tant aux problèmes académiques qu'aux problèmes réels.

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Bencheikh, Ghizlane. "Problèmes de transport : modélisation et résolution par les métaheuristiques." Le Havre, 2009. http://www.theses.fr/2009LEHA0022.

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Dans cette thèse, nous traitons deux problèmes d'ordonnancement, à savoir, l'ordonnancement d'atterrissage d'avions et le problème de transport de personnel à la demande. Dans le cas du problème d'atterrissage, nous avons modélisé le problème sous forme de programme d'optimisation combinatoire, puis sous forme de problème de Job shop. Pour la résolution, nous avons proposé trois méthodes. La première consiste à utiliser un algorithme hybride combinant l'algorithme génétique et l'algorithme de colonie de fourmis. La deuxième est basée sur un algorithme hybride, combinant, l'algorithme génétique avec la recherche tabou. Dans la dernière méthode, nous avons utilisé un algorithme de colonie de fourmis et une heuristique d'amélioration locale. Le deuxième problème consiste à déterminer les tournées et horaires des véhicules chargés de transporter le personnel d'un ensemble d'entreprises à leurs demandes. Le but est de minimiser le coût de transport et maximiser la qualité de service offert aux clients. Cette dernière est exprimée dans ce travail en termes de temps d'attente et de temps de voyage des employés. Nous avons d'abord modélisé le problème sous forme de programme d’optimisation combinatoire et en second lieu, nous avons proposé deux métaheuristiques de population pour sa résolution, à savoir, l'algorithme de colonie de fourmis et l'algorithme génétique. L'algorithme de colonie de fourmis est basé sur le principe de découpage avec une résolution à deux étapes. Avant de présenter les résultats expérimentaux obtenus par les deux méthodes et de les comparer, nous avons réglé les paramètres des algorithmes en se servant de la méthode des plans factoriels qui fait partie des méthodes de plans d'expériences
In this thesis, we have considered two different scheduling problems : Scheduling Aircraft Landing and Professional Staff Transportation Problem. For the aircraft landing problem, we have proposed a mathematical formulation of the problem and a job shop formulation of the problem. Three resolution methods are given. The first one is a hybrid method combining Genetic Algorithm and Ant colony Optimization. The Second method is a combination of a genetic algorithm and tabu search. The last resolution method consisted to apply ant colony algorithm combined with a local search heuristic, this algorithm deal with the dynamic case where there is a cancellation of a flight or a runway closure. The Professional Staff Transportation Problem consists to build the routing of a limited fleet of vehicles in charge of transporting the staff of one or several companies (on their demand). The goal is to minimize the total cost of transport, and maximising the level of service offered to users. The quality of service is expressed in our work in terms of waiting time and ride time of users. After we have shown a mathematical formulation, we gave a resolution method of the problem based on ant colony optimization. Finally, we solved the problem by two population metaheuristics, namely, ant colony algorithm and genetic algorithm. The ant colony algorithm is based on the "cluster first/rout second" method. Before presenting experimental results of the two algorithms, we have fixed their parameters by a factorial experimental design

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Meftah, Khouane. "Modélisation tridimensionnelle de l'hydrodynamique et du transport par suspension." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1160.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle hydrosédimentaire tridimensionnel basé sur une approche dite h-s qui consiste en une approximation de type, éléments finis dans le plan horizontal (x, y), et analytique (série) selon z dont la nature peut être polynomiale, exponentielle, trigonométrique ou autre. Cette approche permet d'introduire directement les lois connaissant la physique du problème, elle donne un excellent traitement de la surface libre, en plus, le maillage est bidimensionnel. Dans le cas particulier d'une approximation constante selon z, le modèle se réduit à celui de Serre-Boussinesq si la pression est non hydrostatique, ou au modèle de Saint Venant si la pression est hydrostatique. Le modèle hydrodynamique contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de continuité, un terme de gravitation, un terme de pression non hydrostatique, un terme de frottement au fond et aux parois, un terme de Coriolis et un terme de vent. Le frottement sur les parois est introduit par une loi quadratique de type Chezy. Le frottement sur le fond est exprimé soit par une loi logarithmique, soit par une loi quadratique de type Chezy ou de type Manning. Le modèle de transport contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de sources internes et un terme de dépôt-érosion sur le fond. Le domaine est découpé par des éléments T3 pour la modélisation du transport, et par des éléments T6L vérifiant la condition de stabilité (L. B. B) pour la modélisation de l'hydrodynamique. Pour la discrétisation temporelle en hydrodynamique, nous avons utilisé un schéma implicite de type Euler qui s'adapte bien aux écoulements permanents et un schéma explicite de type Lax-Wendroff très efficace pour les écoulements non stationnaires (crue, onde solitaire. . . ). Pour le transport, nous avons choisi deux schémas explicites. Le premier est celui de Lax-Wendroff (schéma centré), le second est celui de la distribution de la fluctuation (schéma décentré). Le modèle a été validé sur un ensemble de cas tests traditionnels bidimensionnels et tridimensionnels.

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Vaghi, Cristina. "Modélisation mathématique du transport des nanoparticules dans les tumeurs." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0326.

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Abstract:

La nanomédecine offre des perspectives ambitieuses pour le traitement du cancer. Récemment, des liposomes conjugués à des anticorps spécifiques ont été développés pour cibler les cellules tumorales du cancer au sein, en réduisant la toxicité de la chimiothérapie dans les tissus sains. Ces nanoparticules, appelées ANC (pour antibody nano-conjugate), sont actuellement testées dans une phase préclinique. Cependant, la pharmacocinétique, la biodistribution et l'efficacité de ces nanoparticules ne sont pas bien caracterisées quantitativement et pourrait être ameliorées. La modélisation mathématique peut aider à mieux comprendre la dynamique de la pénétration des ANC dans la tumeur et à améliorer l'efficacité du traitement.La modélisation pharmacocinétique-pharmacodynamique permet d'évaluer la réponse du traitement extit{in vivo} en fonction de la dose injectée. Dans ce travail, nous avons décrit plusieurs phénomènes biologiques avec des équations differentielles ordinaires : (i) la croissance tumorale avec un nouveau modèle réduit de Gompertz, (ii) la biodistribution des nanoparticules avec un modèle pharmacocinétique à deux compartiments, et (iii) la réponse au traitement avec un modèle de résistance. Tous les modèles ont été calibrés dans le cadre des modèles non linéaires à effets mixtes, qui décrivent la dynamique globale de la population ainsi que la variabilité individuelle.De plus, nous avons dérivé un modèle mathématique spatial avec la technique de développement asymptotique double-échelle pour décrire le transport des fluides et des nanoparticules dans le tissu tumoral. Cette méthodologie nous permet d'évaluer les barrières microscopiques qui empêchent une distribution homogène des ANC dans la tumeur. Finalement, nous proposons un schéma computationnel pour prédire l'accumulation des nanoparticules à partir des données individuels d'imagerie
Nanomedicine offers promising and innovative tools to treat cancer. Recently, liposomes conjugated with an antibody were developed to target breast cancer cells while sparing healthy tissues from the toxicity of the chemotherapy. These nanoparticles are called antibody-nanoconjugates (ANCs) and are currently tested in a preclinical trial. However, the pharmacokinetics, biodistribution, and efficacy of these nanoparticles are not well known and could be improved. Mathematical modeling can help in understanding the intratumor penetration of the nanoparticles and in quantifying the treatment efficacy.Pharmacokinetic-pharmacodynamic modeling evaluates the dose-response relationship in vivo and can be used to optimize the therapy schedule. Here, we described several biological processes using ordinary differential equations: (i) the untreated tumor growth with a novel reduced Gompertz model, (ii) the nanoparticle biodistribution using a two-compartment pharmacokinetic model, and (iii) the therapeutic response with a resistance model. All the models were validated against experimental data in the statistical framework of nonlinear mixed-effects modeling, which models simultaneously the dynamic of the population and the inter-individual variability.Furthermore, we derived a spatial mathematical model with the two-scale asymptotic expansion method to describe the fluid and nanoparticle transport within the tumor tissue. This approach allowed us to evaluate the barriers that impair a homogeneous distribution of nanoparticles at the tumor site. Moreover, we propose a computational framework to predict tumor accumulation of nanoparticles using individual imaging data

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Camenen, Benoît. "Modélisation numérique du transport sédimentaire sur une plage sableuse." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE10043.

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Une étude détaillée de la modélisation du transport solide sur les plages sableuses par l'intermédiaire de modèle 2DH a été réalisée. Une comparaison de quelques formulations du transport solide a montré une très forte variabilité des résultats vis à vis de paramètres fondamentaux du transport solide comme le diamètre moyen des sédiments ou l'asymétrie de la houle. Les conséquences sur l'évolution des barres de sable, ainsi que les limites du modèle 2DH face à cette problématique ont été étudiées. Dans l'idée de réaliser un modèle morphodynamique pour les plages sableuses, un modèle simplifié de l'hydrodynamique a été mis en place tenant compte de l'évolution de la houle, de son asymétrie, des courants induits par la houle (courants de retour et le long de la côte). Ces derniers jouent un rôle primordial dans la construction de la barre de déferlement. De ce fait, une étude de la position et de la vitesse de croissance initiale de la barre par rapport à la ligne de déferlement suivant les conditions de houle et la pente de la plage a été réalisée. Deux régimes de formation de la barre prélittorale ont été mis en évidence suivant la prédominance de la houle ou du courant de retour. Ce modèle a été de plus couplé avec un modèle de stabilité linéaire permettant la création d'un fond initial perturbé à partir d'une plage plane. Des barres rythmiques ont alors pu être modélisées.

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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation du transport des solutés'

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