Tesi: "Eau – Dynamique des fluides"

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Albagnac, Julie. "Dynamique tridimensionnelle de dipôles tourbillonnaires en eau peu profonde". Phd thesis, Toulouse 3, 2010. http://oatao.univ-toulouse.fr/9847/1/Albagnac_9847.pdf.

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Abstract (sommario):

Les dipôles tourbillonnaires représentent des structures récurrentes dans les écoulements en eau peu profonde. Ils résultent souvent d'une bidimensionnalisation de la turbulence qui est liée à l'effet du confinement vertical. Pourtant, dans plusieurs études récentes, une structure tourbillonnaire secondaire à axe horizontal a été observée sur le front de dipôles expérimentaux en eau peu profonde, remettant ainsi en question l'hypothèse de bidimensionnalité de l'écoulement. Dans le cadre de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à ce dernier point en étudiant la génération et la dynamique d'une structure secondaire sur le front du dipôle. Les dipôles tourbillonnaires sont générés expérimentalement par la fermeture d'une paire de pales dans une couche d'eau de faible épaisseur initialement au repos afin d'assurer une structure bidimensionnelle initiale. Les paramètres sans dimension pilotant l'écoulement sont le nombre de Reynolds Re = U0D0/nu (ou U0 et D0 représentent respectivement la vitesse de propagation et le diamètre initial du dipôle et nu est la viscosité cinématique de l'eau) et le rapport de forme des dipôles (ou nombre de confinement) C = h/D0 (ou h est la hauteur d'eau). Une étude paramétrique dans laquelle le nombre de Reynolds Re et le rapport de forme du dipôle C varient a été menée (C \in [0.075, 0.7] et Re \in [90, 470]). Dans le champ des paramètres étudiés, cinq différentes structures de l'écoulement sont observées. Une cartographie des différents régimes d'écoulement a été obtenue et a permis de montrer que la tridimensionnalisation des dipôles tourbillonnaires en eau peu profonde était contrôlée par un unique paramètre, C2Re. Lorsque une structure secondaire est observée sur le front du dipôle, la dynamique aux temps courts de celle-ci dépend du nombre de Reynolds alors que sa dynamique aux temps longs dépend du rapport de forme du dipôle. Afin de caractériser la structure dans son ensemble et en particulier d'accéder à chacune des étapes de sa tridimensionnalisation, une nouvelle technique de PIV 3D-3C scannée a été mise en place. Elle permet une mesure expérimentale du champ de pression et révèle que les branches du tourbillon transverse généré sur le front du dipôle montent en direction de la surface libre de part et d'autre des tourbillons primaires composant le dipôle.

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Chatelain, Mathieu. "Flux dissous à l'interface eau-sédiment sous des écoulements oscillants". Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066154.

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Abstract (sommario):

La diagénèse précoce résulte des transferts de matières à travers l'interface eau-sédiment. Ce processus est contraint par la disponibilité en oxygène, par l'environnement physique de l'interface eau-sédiment (porosité et perméabilité du sédiment) et par le forçage hydrodynamique. Lorsque ce dernier est instationnaire, un couplage fort peut s'établir avec la dynamique biochimique. Dans les sédiments non-perméables, les échanges à l'interface se produisent via diffusion. Un modèle de diffusion-réaction, décrivant la dynamique des transferts diffusifs d'oxygène lorsque la colonne d'eau est soumise à un écoulement oscillant, montre une stimulation de l'oxygénation du sédiment sous des écoulements oscillants énergétiques. La compétition entre le temps de diffusion à travers la couche limite diffusive, le temps accordé à cette diffusion pendant une période de l'onde, et le temps de consommation de l'oxygène dans le sédiment, régule la dynamique non-linéaire des flux diffusifs à l'interface eau-sédiment. Dans les sédiments perméables, les processus advectifs jouent un rôle prédominant dans les échanges à travers l'interface. Ainsi, les réservoirs de sels nutritifs peuvent être rendus disponibles pour la production primaire pélagique lors d'épisodes de vagues énergétiques (pompage subtidal). Un suivi hebdomadaire des concentrations en sels nutritifs de l'eau pélagique et de l'eau interstitielle a été réalisé en deux stations de la baie de Banyuls. De plus, une exploration spatiale de la perméabilité, de la granulométrie et des stocks en sels nutritifs a été menée en baie de Banyuls et dans le golfe du Lion. Un bilan de la contribution des apports par pompage subtidal est proposé.

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Lahaye, Noé. "Dynamique, interactions et instabilités de structures cohérentes agéostrophiques dans les modèles en eau peu profonde". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066289.pdf.

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Abstract (sommario):

Les structures cohérentes sont fréquemment observées dans les écoulements océaniques et atmosphériques. A moyenne et grande échelle, ces structures sont souvent proches de l'équilibre géostrophique. Cependant, pour des nombres de Rossby plus grands, les effets agéostrophiques entrent en jeu et modifient leur dynamique. Les propriétés des structures cohérentes agéostrophiques sont étudiées dans cette thèse, principalement à l'aide de simulations numériques, dans des modèles conceptuels des écoulements océaniques et atmosphériques à grande et moyenne échelle : les modèles en eau peu profonde. L'instabilité de tourbillons intenses (tourbillons anticycloniques isolés et cyclones tropicaux) dans les modèles en eau peu profonde à une et deux couches est étudiée. L'impact des différents paramètres sur ces instabilités est quantifié, et des simulations numériques de leur saturation non linéaire permet de dégager l'importance des mouvements agéostrophiques associés. Dans un second temps, des structures quasi-stationnaires agéostrophiques sont obtenues numériquement dans les modèles à une et deux couches. Ces structures, consistant en des dipôles et tripôles de vorticité (barotropes ou baroclines) sont stables, et la circulation agéostrophique qui leur est associée n'entraîne pas d'émission d'ondes d'inertie-gravité. Enfin, la turbulence d'ondes et de tourbillons en déclin dans un modèle à une couche est étudiée. L'évolution de l'écoulement à partir de conditions initiales très différentes est discutée, notamment en ce qui concerne les propriétés agéostrophiques de l'écoulement, le couplage ondes-tourbillons et la sensibilité aux conditions initiales
Coherent structures are ubiquitous features of atmospheric and oceanic flows. Their associated meso- and large scale circulation is in geostrophic equilibrium. However, at increasing Rossby numbers, ageostrophic effects may push the structures away from this equilibrium, and new types of instabilities can also disturb their dynamics. In this thesis, the properties of ageostrophic coherent structures are investigated, mainly by means of direct numerical simulations. This is done in the framework of simplified conceptual models of meso- and large scale oceanic and atmospheric flows, namely Rotating Shallow Water models. The instability of intense vortices (isolated anticyclonic vortices and tropical cyclones) in one-layer and two-layer shallow water models are studied. Direct numerical simulations of the nonlinear saturation of these instabilities allow us to study the properties of the ageostrophic part of the flow, such as the inertia-gravity wave emission and the formation of shocks. Then, quasi-stationary ageostrophic structures are obtained by means of numerical simulations in one-layer and two-layer models. It consists of vortex dipoles or tripoles, either baroclinic or barotropic, which are stable and whose ageostrophic component does not imply inertia-gravity waves emission. Finally, decaying vortex and wave turbulence is studied in the one-layer model. The evolution of the flow for very different initial conditions is discussed and we put the emphasis on the ageostrophic properties of the flow, the wave-vortex coupling and the sensitivity to initial conditions

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Lahaye, Noé. "Dynamique, interactions et instabilités de structures cohérentes agéostrophiques dans les modèles en eau peu profonde". Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066289/document.

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Abstract (sommario):

Les structures cohérentes sont fréquemment observées dans les écoulements océaniques et atmosphériques. A moyenne et grande échelle, ces structures sont souvent proches de l'équilibre géostrophique. Cependant, pour des nombres de Rossby plus grands, les effets agéostrophiques entrent en jeu et modifient leur dynamique. Les propriétés des structures cohérentes agéostrophiques sont étudiées dans cette thèse, principalement à l'aide de simulations numériques, dans des modèles conceptuels des écoulements océaniques et atmosphériques à grande et moyenne échelle : les modèles en eau peu profonde. L'instabilité de tourbillons intenses (tourbillons anticycloniques isolés et cyclones tropicaux) dans les modèles en eau peu profonde à une et deux couches est étudiée. L'impact des différents paramètres sur ces instabilités est quantifié, et des simulations numériques de leur saturation non linéaire permet de dégager l'importance des mouvements agéostrophiques associés. Dans un second temps, des structures quasi-stationnaires agéostrophiques sont obtenues numériquement dans les modèles à une et deux couches. Ces structures, consistant en des dipôles et tripôles de vorticité (barotropes ou baroclines) sont stables, et la circulation agéostrophique qui leur est associée n'entraîne pas d'émission d'ondes d'inertie-gravité. Enfin, la turbulence d'ondes et de tourbillons en déclin dans un modèle à une couche est étudiée. L'évolution de l'écoulement à partir de conditions initiales très différentes est discutée, notamment en ce qui concerne les propriétés agéostrophiques de l'écoulement, le couplage ondes-tourbillons et la sensibilité aux conditions initiales
Coherent structures are ubiquitous features of atmospheric and oceanic flows. Their associated meso- and large scale circulation is in geostrophic equilibrium. However, at increasing Rossby numbers, ageostrophic effects may push the structures away from this equilibrium, and new types of instabilities can also disturb their dynamics. In this thesis, the properties of ageostrophic coherent structures are investigated, mainly by means of direct numerical simulations. This is done in the framework of simplified conceptual models of meso- and large scale oceanic and atmospheric flows, namely Rotating Shallow Water models. The instability of intense vortices (isolated anticyclonic vortices and tropical cyclones) in one-layer and two-layer shallow water models are studied. Direct numerical simulations of the nonlinear saturation of these instabilities allow us to study the properties of the ageostrophic part of the flow, such as the inertia-gravity wave emission and the formation of shocks. Then, quasi-stationary ageostrophic structures are obtained by means of numerical simulations in one-layer and two-layer models. It consists of vortex dipoles or tripoles, either baroclinic or barotropic, which are stable and whose ageostrophic component does not imply inertia-gravity waves emission. Finally, decaying vortex and wave turbulence is studied in the one-layer model. The evolution of the flow for very different initial conditions is discussed and we put the emphasis on the ageostrophic properties of the flow, the wave-vortex coupling and the sensitivity to initial conditions

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Marfaing, Olivier. "Contributions à la modélisation fine de la réaction sodium-eau". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066343.

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Abstract (sommario):

La modélisation à échelle fine de la réaction sodium-eau est motivée par ses applications aux réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis au sodium et aux réacteurs expérimentaux. La littérature indique que le contact entre le sodium liquide et l’eau donne naissance à un film gazeux où la réaction se produit sous la forme d’une flamme de diffusion gazeuse. Dans ce manuscrit, nous avons choisi de nous focaliser sur la combustion d’une goutte de sodium liquide immergée dans un volume infini d’eau. Plusieurs hypothèses simplificatrices sont introduites : en particulier, nous nous limitons au problème uni-dimensionnel. En supposant que le film gazeux a une masse volumique constante, une étude analytique révèle que l’état physique de l’hydroxyde de sodium a une forte influence sur le comportement du système : si la soude est entièrement gazeuse, la flamme s’éteint, tandis que si elle est entièrement condensée, une solution auto-similaire peut être exhibée et la combustion est entretenue. Un algorithme numérique est développé. Le modèle précédent est ensuite amélioré par la prise en compte de la compressibilité du film. Nous développons un algorithme bas Mach. Les calculs montrent que le film a un comportement oscillant, du fait de l’inertie de l’eau. Les taux de réaction calculés sont en bon accord avec les mesures d’Ashworth. Les conditions initiales dans le film sont inconnues : un mécanisme simplifié de formation du film est donc proposé, et une étude de sensibilité aux conditions initiales est effectuée. Les résultats ne dépendent que faiblement de l’état initial du système
The fine-scale modeling of sodium-water reaction is motivated by its applications to sodium-cooled fast nuclear reactors and experimental irradiation reactors. As shown by several experiments from the literature, the contact between liquid sodium and water gives rise to a gaseous film where the reaction takes place in the form of a gaseous diffusion flame. In this manuscript, we have chosen to focus on the combustion of a liquid sodium drop immersed in an infinite volume of water. Several simplifying assumptions are introduced : in particular, we limit ourselves to the one-dimensional problem.Assuming the gaseous film has constant density, an analytical study shows that the physical state of sodium hydroxide has a strong influence on the behavior of the system : if soda is entirely vaporized, the flame gets choked, while, on the opposite, if it is entirely condensed, a self-similar solution can be exhibited and the combustion is sustained. A numerical algorithm is developed.Then, the previous model is improved by taking into account the gas compressibility. We develop a low Mach number algorithm. The computations show an oscillatory behavior of the one-dimensional film, due to the inertia of water. The calculated reaction rates are found to be in good agreement with Ashworth’s measurements. Initial conditions in the film are unknown : a simplified mechanism of film formation is therefore proposed, and a sensitivity analysis on initial conditions is carried out. The results are seen to be only slightly dependent on the initial state of the system

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Beydoun, Hussein. "Estimation de paramètres en milieux poreux non saturés en eau : Approche expérimentale et modélisation". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. http://www.theses.fr/2005STR13047.

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Abstract (sommario):

L’écoulement d’eau en milieu poreux non saturé est modélisé d’une manière classique par l’équation de Richards. La résolution de cette équation nécessite la connaissance des relations exprimant la variation de la teneur en eau et la conductivité hydraulique en fonction de la pression capillaire. Dans ces relations interviennent les paramètres hydrodynamiques caractérisant l’écoulement en milieu poreux. Certains d’entre eux sont physiquement mesurables alors que d’autres ne le sont pas directement. L’objectif de ce travail est d’identifier tous les paramètres hydrodynamiques (d’un sable) par approche inverse à partir d’expériences de drainage sur colonne de laboratoire. Cette identification sera réalisée en milieu homogène ainsi qu’en milieu hétérogène. Pour cela, nous cherchons à développer le protocole expérimental décrivant le système et à améliorer le modèle hydrodynamique (résolution de l’équation de Richards) ainsi que la stratégie d'inversion (algorithme de Marquardt). Il s’agit également d’estimer les incertitudes sur ces paramètres et d’analyser leurs sensibilités par rapport aux observations mesurées
Unsaturated water flow in porous media is classically modelled by Richards equation. Solving this equation requires the expression of the water content and of the hydraulic conductivity with respect to capillary pressure. These expression depend on the intrinsic hydraulic parameters of the porous medium. Some of these parameters are physically measurable whereas some others need indirect evaluation. The objective of this work is to identify all the hydraulic parameters (of a sand) using inverse modeling of a drainage experiment performed on a laboratory column. This identification is carried out for homogeneous and heterogeneous medium. To this end, experimental device and protocol are developed to depict the drainage system and to improve both the resolution of the hydrodynamic problem (Richards equation) and the inverse procedure (Marquardt algorithm). The aim is also to evaluate uncertainty on parameters and model sensitivity as regard measured observations

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Lesaffre, Benoît. "Fonctionnement hydrologique et hydraulique du drainage souterrain des sols temporairement engorgés : débits de pointe et modèle SIDRA : extension des principes théoriques de Boussinesq et Guyon : exemple du champ expérimental d'Arrou (Eure-et-Loir)". Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066362.

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Abstract (sommario):

Le fonctionnement hydraulique des sols a exces d'eau temporaire draines par tuyaux enterres est caracterise par des debits de points brefs, suivis par des tarissements de longue duree. L'objectif du travail realise est essentiellement de batir un modele simulant en meme temps debits de pointe et tarissements. L'experimentation a ete menee sur le champ d'arrou ou 15 ans de donnees hydrometriques sont disponibles. Les saisons de drainage et les tendances de fonctionnement sont determinees par la methode des doubles-cumuls. L'etude statistique des debits elevees porte sur deux variables: debits instantanes maximaux et durees de depassement des debits. La restitution des reseaux semble dependre de la nature du milieu, alors que les debits les plus eleves sont fonction de l'ecartement entre les drains. Les debits de pointe ne sont pas dus a des ecoulements superficiels, mais sont relies a la forme de la nappe. L'approche de boussinesq-guyon du regime de tarissement non influence a ete etendue pour elaborer le modele sidra qui simule au pas de temps horaire debits et hauteurs de nappe. Les chroniques mesurees et simulees pendant deux ans sont comparees entre elles

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Salman, Aswed Taef Ackerer Philippe. "Modélisation de la pollution de la nappe d'Alsace par solvants chlorés". Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1105/01/THESE_Z-S-Aswed.pdf.

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ZORANIC, Larisa. "Étude par dynamique moléculaire de la micro-hétérogénéité dans les mélanges eau-alcools". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00813102.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne l'analyse structurale des liquides associés comme l'eau et les alcools et leur mélanges. Nous sondons par la Dynamique Moléculaire la micro-structure de ces liquides. A partir du calcul des fonctions de corrélations et des facteurs de structures associés, ainsi que d'un parametre d'ordre effectifs, nous proposons une vision consistente de la microhétérogénéité au sein des liquides macroscopiquement homogénes. Cette analyse nous permet de distinguer entre la micro-structure dans les liquides purs associés, de celle de micro-ségrégation dans leurs mélanges binaires, alors que le mécanisme commun est bien la liaison hydrogéne. Celle-ci structure différamment les sites partiels concernés (hydrogéne et oxygéne), tandis que les sites inertes méthyls sont purement désordonnés. Ainsi, la micro-hétérogénéité apparait comme une propriéte universelle des mélanges de liquides associés. Ce type d'ordre local n'appartient pas tout-é-fait la classe du désordre, pas plus qu'é celle de l'ordre global. Il apparait donc comme une nouvelle forme d'ordre et défie nos méthodes pour le mettre en évidence, tant du point de vue expérimental que théorique.

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PHAM, Chi-Tuong. "Stabilité et dynamique d'écoulements de fluides parfaits barotropes autour d'un obstacle en présence de dispersion". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006825.

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Abstract (sommario):

Cette thèse regroupe une série de travaux ayant tous trait à des systèmes hamiltoniens non linéaires spatialement étendus présentant une bifurcation nœud-col. Elle est constituée de deux parties. Nous étudions dans une première partie la transition à la dissipation de systèmes unidimensionnels soumis à un forçage local et régis par des équations de type sine-Gordon ou Schrödinger non linéaire (ESNL). Nous en calculons analytiquement les solutions stationnaires et caractérisons le comportement dynamique au voisinage de celles-ci près de la bifurcation. Lorsque la relation de dispersion des systèmes possède une fréquence de coupure, le comportement dynamique est caractéristique de systèmes hamiltoniens. A contrario, lorsque la relation de dispersion ne possède pas de fréquence de coupure, la dynamique du système se couple avec l'émission d'ondes sonores qui joue le rôle d'un amortissement effectif. Elle devient alors typique de systèmes dissipatifs. En outre, les modes propres temporels du système subissent une délocalisation spatiale. La seconde partie de la thèse concerne l'étude de deux types d'écoulements bidimensionnels de fluides parfaits barotropes autour d'un obstacle : un écoulement décrit par l'ESNL et un écoulement à surface libre dans l'approximation eau peu profonde, où sont pris en compte les effets dispersifs dus aux effets de tension de surface. Lorsque la longueur caractérisant la dispersion des ondes sonores tend vers zéro, ces deux écoulements se réduisent à l'écoulement autour d'un disque d'un fluide eulérien compressible, auquel se superpose une couche limite que nous calculons analytiquement. Par des méthodes de suivi de branches fondés sur des développements pseudo-spectraux, nous calculons le diagramme de bifurcation complet des deux écoulements. En étudiant la dynamique des deux systèmes au-delà de la bifurcation, nous mettons en évidence une émission d'excitations (dans le cas de l'ESNL) dont la nature dépend du rapport de la longueur de cohérence sur la taille de l'obstacle. Dans le cadre de l'écoulement en eau peu profonde, cette émission est remplacée par une singularité à temps fini de démouillage.

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Baig, Muhammad. "Extraction de composant de biomasse lignocellulosique oléagineuse en milieu eau et CO2 subcritique et fonctionnalisation enzymatique". Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20215/document.

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Abstract (sommario):

La thèse vise l'application du concept de bioraffinerie (extraction, fractionnement, séparation de composés à partir de biomasse avant transformation ultérieure), via le développement d'étapes de production destinées à être associées en un procédé continu. La complexité du solide nécessite une étape de prétraitement effectuée avec une technologie à faible impact environnemental et l'eau subcritique est déjà utilisée comme solvant d'extraction des produits naturels, en sus de leur hydrolyse. Ces travaux ont porté sur l'hydrolyse de polysaccharides (son de riz) et de triacylglycérols (TAG, huile de tournesol) choisis comme modèles. Les caractéristiques de l'eau subcritique (produit ionique, constante diélectrique) mise en œuvre en réacteurs à circulation construits dans ce but, ont permis l'hydrolyse quasi-totale de l'hémicellulose et des TAG. L'addition de CO2 et donc d'acide carbonique a eu un effet positif sur l'hydrolyse de l'hémicellulose. Les acides gras libres résultant de l'hydrolyse ont été estérifiés en ester éthyliques en présence d'une lipase en réacteur continu en milieu CO2 supercritique, avec un taux de synthèse de 95%. Les cinétiques des réactions ci-dessus d'hydrolyse et d'estérification ont été étudiées. La complexité des interactions entre les nombreux paramètres mis en jeu a conduit à appliquer des méthodes de plans d'expérience. Ces méthodes ont été validées avec succès avec les données expérimentales, montrant ainsi leur utilité dans le développement de procédés. La question importante de la solubilité des extractibles dans l'eau subcritique a été traitée et une méthode de prédiction mise au point et validée avec succès avec les données expérimentales. En conclusion, ce travail montre la possibilité d'appliquer le concept novateur de la Bioraffinerie Intégrée en réacteur continu avec des fluides sub- ou supercritique, contrairement à leur mise en œuvre actuelle en réacteur fermé, pour la production de composés commercialisables
This work addresses the integrated biorefining concept (extraction, fractionation, separation of compounds from biomass prior to further transformation) by developing discrete units with the ultimate objective of coupling them to enable a continuous flow configuration. Due to the complexity of solid, there is a need for a sustainable and environmentally friendly pre-treatment technology. Sub-critical water has been used as a solvent for extracting natural compounds in addition to hydrolysis. This work investigated the hydrolysis of carbohydrates (rice bran) and triacylglycerols (TAG; sunflower oil) chosen as models. The attribute of subcritical water (ion product and dielectric constant) in continuous flow reactors built for the purpose, allowed almost quantitative hydrolysis of hemicellulose and TAG. The effect of adding CO2 and therefore carbonic acid was positive on the hydrolysis of hemicellulose. Further, free fatty acids were transformed to ethyl esters using lipase within continuous flow super critical CO2 resulting in 95% yield. The hydrolysis and esterification reaction kinetics were studied. To address the complex interplay between multiple processing parameters response surface methodologies (RSM) were developed. Using the empirical data the models were successfully validated, therefore showing the utility of the RSM to assist process development. The important question of solubility of extractible in subcritical water was also addressed, through the development of a prediction method, validated with experimental data. In summary this work shows the possibility of applying the innovative Integrated Biorefining concept under continuous flow conditions -instead of the current application under batch conditions- for producing valuable compounds

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Yehya, Mohamad. "Propriétés de transfert dans le béton par imagerie neutronique". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI103/document.

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Abstract (sommario):

Pour les structures de génie civil avec un rôle d’étanchéité, lors d’un accident grave, la perméabilité du béton est une question clé. Les mesures de perméabilités actuelles ne permettent d'avoir que des grandeurs moyennes (structurelles) qui ne conviennent pas pour des éprouvettes hétérogènes (fissures et/ou armatures). La compréhension des détails de l'écoulement des fluides est cruciale en raison des implications sur les voies préférentielles (interface acier/béton, fissures, etc.). Le but de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie et de tester un nouveau dispositif expérimental par imagerie neutronique à la ligne de faisceaux D50 à l’Institut Laue Langevin à Grenoble. Le test consiste à injecter de l’eau normale (H2O), sous haute pression, dans un échantillon de béton coulé et saturé en eau lourde (D2O), afin de suivre la progression d’un front d’eau dans le temps par différence d’atténuation entre ces deux eaux. Une campagne expérimentale a été lancée sur des éprouvettes de béton sous différentes configurations (béton sain, béton fissuré et béton avec une armature) et des mesures de perméabilité locale dans les singularités (zone fissurée, interface armature-béton, etc.) ont été faites. Les essais ont montré que les mesures classiques de perméabilité sont sous-estimées et les écoulements dans le béton sont contrôlés par les défauts
For civil engineering structures, especially containment buildings during a severe accident, the permeability of concrete is a key issue. Current permeability measurements allow only average (structural) magnitudes, which are not suitable for heterogeneous samples (cracks and/or reinforcements). Understanding the details of fluid flow is crucial because of the implications of preferred pathways (steel/concrete interface, cracks, etc.). The aim of this thesis is to propose a new methodology, and to test a new experimental setup, using neutron imaging at the D50 beam line at the Institute Laue Langevin in Grenoble to measure flow directly. The test consists of injecting normal water (H2O) under high pressure, into a concrete sample casted and saturated with heavy water (D2O), in order to follow the evolution of a waterfront over time by difference of attenuation between these two waters. An experimental campaign was launched on concrete specimens in different configurations (proper concrete, cracked concrete and concrete with reinforcement) and measurements of local permeability in singularities (cracked zone, reinforcement-concrete interface, etc.) were done. Tests have shown that classical permeability measurements are underestimated and flows in concrete are controlled by defects

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Goy, Laurent. "Contribution à l'analyse du comportement des produits de fission en situation accidentelle dans un réacteur à eau pressurisée". Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO19004.

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Abstract (sommario):

Le developpement intensif de l'energie electronucleaire depuis le debut des annees 70 a suscite de nombreux travaux destines a optimiser la surete des reacteurs. Ces travaux ont notamment permis de developper des logiciels de simulation pour les accidents eventuels et le calcul de leurs consequences radiologiques. Ce travail s'inscrit dans le cadre de ces travaux avec pour but d'analyser la pertinence du code maap a evaluer les depots dans l'enceinte et le terme source constitue par les rejets d'aerosols de produits radioactifs dans l'environnement. Les resultats montrent un bon comportement general du code pour le transport et depot des produits de fission dans l'enceinte. On met en evidence le couplage important entre la thermohydraulique dans l'enceinte et les phenomenes physiques que subissent les aerosols, en particulier pour la condensation de vapeur d'eau sur les particules. Un effort devrait etre effectue pour ameliorer le comportement thermohydraulique, notamment sur les aspects transferts de chaleur. Enfin, il faut continuer a valider le code sur des experiences analytiques qui permettent d'analyser un phenomene particulier en detail et de valider la modelisation du code.

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Mihiretie, Besira. "Effets mécaniques de la lumière sur des particules anisotropes micrométriques et dynamique du mouillage à l’interface eau-air". Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14813/document.

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Abstract (sommario):

Nous présentons une série d’expériences sur des particules micrométriques de polystyrène de formes ellipsoïdales. Les rapports d’aspects (k) des particules sont variables, de 0.2 à 8 environ. Ces ellipsoïdes sont manipulés dans l’eau par faisceau laser modérément focalisé. On observe la lévitation et l’équilibre dynamique de chaque particule, dans le volume et au contact d’une interface, solide-liquide ou liquide-liquide. Dans une première partie, nous montrons que des particules de k modéré sont piégées radialement. Par contre, les ellipsoïdes allongés (k>3) ou aplatis (k<0.3) ne peuvent pas être immobilisés. Ces particules « dansent » autour du faisceau, dans un mouvement permanent associant translation et rotation. Les mouvements sont périodiques, ou irréguliers (chaotiques) selon les caractéristiques de la particule et du faisceau. Un modèle en 2d est proposé qui permet de comprendre l’origine des oscillations. La seconde partie est une application de la lévitation optique pour une étude de la transition mouillage total-mouillage partiel des particules à l’interface eau-air. Nous montrons que la dynamique de la transition ne dépend pratiquement pas de la forme de particule, et qu’elle est déterminée par le mécanisme d’accrochage-décrochage de la ligne de contact
We report experiments on ellipsoidal micrometre-sized polystyrene particles. The particle aspect ratio (k) varies between about 0.2 and 8. These particles are manipulated in water by means of a moderately focused laser beam. We observe the levitation and the dynamical state of each particle in the laser beam, in bulk water or in contact to an interface (water-glass, water-air, water-oil). In the first part, we show that moderate-k particles are radially trapped with their long axis lying parallel to the beam. Conversely, elongated (k>3) or flattened (k<0.3) ellipsoids never come to rest, and permanently “dance” around the beam, through coupled translation-rotation motions. The dynamics are periodic or irregular (akin to chaos) depending on the particle type and beam characteristics. We propose a 2d model that indeed predicts the bifurcation between static and oscillating states. In the second part, we apply optical levitation to study the transition from total to partial wetting of the particles at the water-air interface. We show that the dynamics of the transition is about independent of particle shape, and mainly governed by the pinning-depinning mechanism of the contact line

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Landazuri, Gomez Gabriel. "Les études de la dynamique du système micellaire P103/Eau et système de rhéoépaississement CTA-n-Fluorobenzoato". Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00955891.

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Abstract (sommario):

Cette thèse vise à comprendre l'effet des dynamiques des micelles de copolymères sur leurs propriétés rhéologiques. En effet les copolymères amphiphiles peuvent s'auto-assembler dans l'eau pour former diverses microstructures micellaires sphériques, cylindriques ou lamellaires. Leur dynamique est un paramètre crucial pour définir leur spectre d'applications, en particulier dans le transport de médicaments et dans la synthèse de matériaux méso-structurés. Les micelles se structurent en continu: elles peuvent se former et se dissocier en monomères, se fusionner ou se fragmenter. Nous avons développé une méthode basée sur la fluorescence pour sonder directement les dynamiques micellaires collectives de fusion et de fission dans un bon nombre de copolymères triblocs de la famille PEO-PPO-PEO. Cette thèse se concentre sur l'étude des systèmes micellaires formés par des copolymères triblocs (tensioactifs non ioniques) et les tensioactifs cationiques à des concentrations et des températures où micelles sphériques et micelles cylindriques sont formées. De telles structures peuvent être formées spontanément lorsque le système est soumis à des conditions appropriées de concentration et de température ou à l'induction entre elles en ajoutant des sels inorganiques ou organiques, ou en appliquant des contraintes de cisaillement au système tensioactif/eau.La technique de diffusion de la lumière dynamique (DLS) a été utilisée pour évaluer la transition de la structure dans des solutions micellaires en changeant la température du système et de la structure du système correspondant à des conditions de concentration - température.Des expériences de relaxation de contraintes ont été effectuées où l'assouplissement temporaire de contrainte est mesuré après une déformation instantanée dans des solutions aqueuses de P103. Les temps de relaxation (ou taux) sont comparés avec ceux obtenus par diffusion de la lumière et de leur rapport à la taille des micelles est montré. La relaxation des contraintes présente le comportement de Maxwell. Les temps de relaxation ont montré la dépendance de la température avec des comportements caractéristiques des régimes de micelles sphériques et allongées respectivement.Dans ce travail, nous étudions également le système micellaire CTAnFB avec n la substitution de fluor en positions ortho (F: 2), meta (F: 3) et para (F: 4), à savoir les systèmes CTAortoFB/, CTAmetaFB/eau et CTAparaFB/eau à des concentrations diluées. Nous présentons aussi une étude de la dynamique de la simulation moléculaire de l'hydratation de tensioactifs ortho-, méta- et para-fluorobenzoate et son effet sur la formation de micelles.Nous avons étudié l'effet des contre-ions organiques hydrotropes, 2-, 3- et 4-fluorobenzoïque (2FB-, 3FB- et 4FB-, respectivement) sur le comportement d'épaississement par cisaillement de solutions aqueuses micellaires de micelles en forme de tige de leurs sels avec des cations de cétyltriméthylammonium (CTA2FB, CTA3FB et CTA4FB).Ce travail a contribué à la compréhension de la synergie entre la structure, la dynamique micellaire et la rhéologie dans cette famille de copolymère.

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Fevrier, Laureline. "Transfert d'un mélange Zn-Cd-Pb dans un dépôt fluvio-glaciaire carbonate : approche en colonnes de laboratoire". Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0071/these.pdf.

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Abstract (sommario):

En milieu périurbain, l'emploi de techniques d'infiltration pour l'évacuation des eaux pluviales entraîne des risques de contamination des sols et des nappes phréatiques. L'étude vise à améliorer la compréhension des mécanismes hydrauliques et chimiques impliqués dans le devenir des polluants au cours de leur transfert dans un dépôt fluvio-glaciaire carbonaté de l'est lyonnais utilisé en fond de bassin d'infiltration. Le travail a été réalisé à l'échelle du laboratoire sur des colonnes de dépôt fluvio-glaciaire tamisé à 1 cm. La source de pollution est un mélange équimolaire artificiel Zn-Cd-Pb à 1 o-3 mol. -1. Des expériences de traçage, associées à des phases de modélisation (modèle MIM), ont mis en évidence le fonctionnement hydrodynamique du dépôt en fonction de sa teneur en eau et de la vitesse d'écoulement. A saturation, l'écoulement est fortement régionalisé (50 % de régions mobiles). En conditions non saturées, l'écoulement se fait de façon plus homogène. Cette particularité semble être un conséquence de la distribution granulométrique du dépôt étudié. Les interactions entre les métaux et le dépôt ont été étudiées par des expériences en conditions statiques et en conditions dynamiques, associées à des phases de modélisation (modèle PHREEQC). D'un point de vue qualitatif, les réactions prépondérantes sont la dissolution de la calcite du dépôt fluvio-glaciaire, la précipitation des métaux sous forme carbonatée (cérusite ou hydrocérussite pour Pb, espèce mixte non identifiée pour Cd et Zn), et les réactions d'échange cationique. La rétention des métaux au cours de leur transfert apparaît fortement influencée par la cinétique chimique de dissolution de la calcite et la cinétique physique d'échange entre régions mobile et immobile. Elle est maximale pour des écoulements en conditions non saturées et à faibles vitesses
The use of stormwater infiltration basins in urban area can generate a risk of contamination for soils and groundwater. The aim of this work is ta increase the knowledge of the hydraulic and the chemical mechanisms implied in the transfer of pollutants. The porous matrix studied is a carbonated fluvio-glacial deposit usually found in the infiltration basins of the Lyon area. Some columns were designed at the laboratory scale, with the fluvio-glacial deposit sieved at 1 cm. The pollution studied was a mixture of Zn-Cd-Pb - 1 o•3 mol. -1. Some flow tracer. Experiments coupled with modeling (MIM model) were used to characterize the hydrodynamic behaviour of the columns, as a function of water content and flow rate. At saturation, the flow is divided in mobile (50 %) and immobile regions whereas for unsaturated conditions, the flow is more homogeneous. This property seems to be a consequence of the particle size distribution of the fluvio-glacial deposit. The interactions between the metals and the fluvio-glacial deposit were studied thanks to batch and transfer experiments, coupled with modeling (PHREEQC model). From a qualitative point of view, the main reactions are the dissolution of the fluvio-glacial deposit's calcite, the metals precipitation in a carbonated form (cerusite and hydrocerussite for Pb, an unknown mixed specie for Cd and Zn) and the cationic exchange reactions. During the transfer, the metals retention is governed by the chemical kinetic dissolution of the calcite and by the physical kinetic exchange between the mobile and the immobile regions. The retention is maximized for transfer in unsaturated conditions and law flow rates

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Maes, Pauline. "Circulations de fluides et interactions eau/roche passées et actuelles dans la pile sédimentaire du site de Meuse/Haute-Marne : apport des isotopes du Sr et conséquences". Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20174.

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Dailloux, Damien. "Video measurements of the Adour plume dynamic and its surface water optical characteristics". Pau, 2008. http://www.theses.fr/2008PAUU3042.

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Abstract (sommario):

Les matières en suspension (MES), rejetées dans l'Océan par un fleuve, sont souvent visualisées par la présence d'un panache turbide de surface. Ces MES peuvent être associées à des contaminants d'origine organique ou métallique. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes qui contrôlent leur dispersion afin d?évaluer la qualité des eaux dans les régions adjacentes aux embouchures de fleuve. Récemment, les techniques vidéo ont été utilisées pour étudier la dynamique côtière. Ces techniques permettent d'acquérir automatiquement des données à haute fréquence avec une résolution allant du centimètre à la centaine de mètres. Cette étude présente l'utilisation unique d'une camera digital classique pour réaliser l'étude de la dynamique de surface du panache de l'Adour ainsi que les caractéristiques optiques de ses eaux
The suspended particulate matter (SPM), rejected into the ocean by a river, is often visualized by the presence of a turbid surface plume. These SPM can be associated with organic or metal contaminants. It is thus necessary to understand the mechanisms which control their dispersion in order to evaluate water quality in the adjacent areas of a river mouth. Recently, the video techniques were used to study coastal dynamics. These techniques allow to automatically acquire high frequency data with a resolution of centimetre to hundred meters. This study presents a single use of a classic digital camera to study the Adour surface plume dynamic and the optical characteristics of its water

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Soetens, Jean-Christophe. "Développement d'un programme de dynamique moléculaire incluant des modèles électrostatiques élaborés : application à l'étude de fluides polarisables et de solutions ioniques". Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10241.

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Abstract (sommario):

Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre des simulations de dynamique moléculaire appliquées à l'étude de fluides polarisables et de solutions ioniques. Une attention particulière est portée à la description explicite de la polarisabilité dans les modèles d'interaction intermoléculaire. Nous présentons notamment des modèles électrostatiques comportant des multipôles et des polarisabilités distribués. Ce travail a nécessité l'écriture d'un nouveau code de dynamique moléculaire permettant de traiter les liquides purs et les solutions à l'aide de modèles électrostatiques de complexités très variables. Le premier chapitre décrit les principes de base des techniques de simulation ainsi qu'une description générale du programme dont une présentation plus technique est donnée en annexe. Le second chapitre est consacre à l'étude des propriétés de l'eau en phases gazeuse et liquide. Dans le troisième chapitre, un calcul de potentiel de force moyenne caractérisant l'approche de deux ions guanidinium dans l'eau est présenté. Le quatrième et dernier chapitre décrit les résultats de l'étude des propriétés de solutions ioniques d'intérêt électrochimique.

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Mihiretie, Besira. "Effets mécaniques de la lumière sur des particules anisotropes micrométriques et dynamique du mouillage à l'interface eau-air". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00869331.

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Abstract (sommario):

Nous présentons une série d'expériences sur des particules micrométriques de polystyrène de formes ellipsoïdales. Les rapports d'aspects (k) des particules sont variables, de 0.2 à 8 environ. Ces ellipsoïdes sont manipulés dans l'eau par faisceau laser modérément focalisé. On observe la lévitation et l'équilibre dynamique de chaque particule, dans le volume et au contact d'une interface, solide-liquide ou liquide-liquide. Dans une première partie, nous montrons que des particules de k modéré sont piégées radialement. Par contre, les ellipsoïdes allongés (k>3) ou aplatis (k<0.3) ne peuvent pas être immobilisés. Ces particules " dansent " autour du faisceau, dans un mouvement permanent associant translation et rotation. Les mouvements sont périodiques, ou irréguliers (chaotiques) selon les caractéristiques de la particule et du faisceau. Un modèle en 2d est proposé qui permet de comprendre l'origine des oscillations. La seconde partie est une application de la lévitation optique pour une étude de la transition mouillage total-mouillage partiel des particules à l'interface eau-air. Nous montrons que la dynamique de la transition ne dépend pratiquement pas de la forme de particule, et qu'elle est déterminée par le mécanisme d'accrochage-décrochage de la ligne de contact.

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Marfaing, Olivier. "Contributions à la modélisation fine de la réaction sodium-eau". Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066343.

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Abstract (sommario):

La modélisation à échelle fine de la réaction sodium-eau est motivée par ses applications aux réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis au sodium et aux réacteurs expérimentaux. La littérature indique que le contact entre le sodium liquide et l’eau donne naissance à un film gazeux où la réaction se produit sous la forme d’une flamme de diffusion gazeuse. Dans ce manuscrit, nous avons choisi de nous focaliser sur la combustion d’une goutte de sodium liquide immergée dans un volume infini d’eau. Plusieurs hypothèses simplificatrices sont introduites : en particulier, nous nous limitons au problème uni-dimensionnel. En supposant que le film gazeux a une masse volumique constante, une étude analytique révèle que l’état physique de l’hydroxyde de sodium a une forte influence sur le comportement du système : si la soude est entièrement gazeuse, la flamme s’éteint, tandis que si elle est entièrement condensée, une solution auto-similaire peut être exhibée et la combustion est entretenue. Un algorithme numérique est développé. Le modèle précédent est ensuite amélioré par la prise en compte de la compressibilité du film. Nous développons un algorithme bas Mach. Les calculs montrent que le film a un comportement oscillant, du fait de l’inertie de l’eau. Les taux de réaction calculés sont en bon accord avec les mesures d’Ashworth. Les conditions initiales dans le film sont inconnues : un mécanisme simplifié de formation du film est donc proposé, et une étude de sensibilité aux conditions initiales est effectuée. Les résultats ne dépendent que faiblement de l’état initial du système
The fine-scale modeling of sodium-water reaction is motivated by its applications to sodium-cooled fast nuclear reactors and experimental irradiation reactors. As shown by several experiments from the literature, the contact between liquid sodium and water gives rise to a gaseous film where the reaction takes place in the form of a gaseous diffusion flame. In this manuscript, we have chosen to focus on the combustion of a liquid sodium drop immersed in an infinite volume of water. Several simplifying assumptions are introduced : in particular, we limit ourselves to the one-dimensional problem.Assuming the gaseous film has constant density, an analytical study shows that the physical state of sodium hydroxide has a strong influence on the behavior of the system : if soda is entirely vaporized, the flame gets choked, while, on the opposite, if it is entirely condensed, a self-similar solution can be exhibited and the combustion is sustained. A numerical algorithm is developed.Then, the previous model is improved by taking into account the gas compressibility. We develop a low Mach number algorithm. The computations show an oscillatory behavior of the one-dimensional film, due to the inertia of water. The calculated reaction rates are found to be in good agreement with Ashworth’s measurements. Initial conditions in the film are unknown : a simplified mechanism of film formation is therefore proposed, and a sensitivity analysis on initial conditions is carried out. The results are seen to be only slightly dependent on the initial state of the system

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Sanchez, Célia. "Hydrodynamique et transfert de matière gaz-liquide dans un nouveau contacteur à haute énergie : application à la désodorisation de l'air en assainissement". Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S159.

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Abstract (sommario):

Afin de réduire l'emprise au sol et la taille des bâtiments alloués au traitement des effluents odorants sur les stations d'épuration des eaux usées, un nouveau procédé a été développé. Ce contacteur gaz-liquide à haute énergie, le CoReC, est original dans le sens où il permet de travailler à co-courant et à vitesses de gaz très élevées. Tout d'abord, l'hydrodynamique et le transfert de matière ont été caractérisés en déterminant l'influence de paramètres géométriques (sens d'écoulement) et opératoires (vitesse des fluides) sur la perte de charge, l'aire interfaciale, et les coefficients volumiques de transfert de matière côté gazeux et liquide. L'étape suivante a permis de démontrer les performances du CoReC pour l'élimination de composés odorants (hydrogène sulfuré, méthylmercaptan et ammoniac). L'analyse des résultats a conduit à la conception d'une unité semi-industrielle ayant permis d'effectuer des essais sur un effluent gazeux réel, issu d'une station d'épuration.

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Salman, Aswed Taef. "Modeling of the contamination in the Alsatian aquifer by chlorinated solvents". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13201.

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Cochard, Thomas. "Injection de tensioactif pour la récupération assistée du pétrole : implication sur les lois régissant les écoulements eau-hydrocarbure-tensioactif en milieu poreux". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066647.

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Abstract (sommario):

L'objectif principal de ces travaux de thèse est l'étude expérimentale de la mobilisation de l'huile dans le cadre de la récupération assistée du pétrole à base de tensioactif dans un milieu poreux en deçà de la saturation en huile résiduelle. A saturation en huile résiduelle, le réseau d'huile est déconnecté et constitué de ganglions dans l'ensemble du milieu poreux. Cette huile résiduelle est difficile à produire dans les conditions classiques de récupération du pétrole à cause du piégeage capillaire des ganglions, piégeage corrélé à la tension interfaciale entre l'huile et l'eau. Le déplacement de la solution de tensioactif et sa caractérisation a été réalisé au travers d'injections en milieux poreux naturels. L'étude a été réalisée dans un premier temps en conditions monophasiques, c'est-à-dire en absence d'huile. Les courbes de percée ont été analysées pour étudier les paramètres de dispersivité et d'adsorption des échantillons. Les expériences sont ensuite utilisées pour améliorer la modélisation du transport du tensioactif en milieu poreux. Pour le cas diphasique, nous avons développé un système microfluidique avec une géométrie de pore variable, le plus représentatif possible d'un milieu poreux naturel. Il s'agit dans les expériences d'injecter un petit ganglion d'huile à travers un canal central et de balayer la puce microfluidique avec la solution tensioactive dans des conditions contrôlées. L'objectif est d'étudier le déplacement du ganglion d'huile au sein du micromodèle. De nouveaux mécanismes sont identifiés et une voie de modélisation des phénomènes physique est proposée
The main objective of the PhD is to study experimentally the oil mobilization using surfactant in a porous media below the residual oil saturation. At the residual oil saturation, the oil network is disconnected and organized in ganglia of different sizes and shapes all along the sample. This residual oil is difficult to produce in the classical conditions of water flooding because of capillary trapping created by the interfacial tension between oil and water. Injection of surfactant is able to mobilize the remaining oil at flow rates consistent with the real case of an oil mature reservoir. The use of surfactant allows lowering the interfacial tension by several orders of magnitude, towards ultra-low values (10-3 mN/m), strongly decreasing the capillary forces and so, mobilizing the oil. The first main study of the PhD work was to characterize the displacement of the surfactant injected in a sandstone sample in monophasic conditions (without oil). Breakthrough curves have been analyzed in term of dispersivity and adsorption. Experiments have shown that a better way to model the surfactant transport is to use a Langmuir kinetic adsorption model. For the diphasic case, we have developed a microfluidic 2D system with a random pore geometry of controlled conditions. The experiments are based on the injection of a small ganglia through a central channel, then, a surfactant flood is generated. The aim is to see how ganglia are displaced within the micromodel. New mechanisms have been identified and a way to model those phenomena has been proposed. A better understanding of surfactant and oil transport in porous media is key for chemical enhanced oil recovery processes

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Chatellier, Patrice. "Simulation de l'hydrodynamique des chenaux d'oxydation par l'utilisation des équations de Navier-Stokes associées au modèle k-epsilon : évaluation de la vitesse de circulation". Toulouse, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAT0027.

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Abstract (sommario):

L'etude porte sur l'evaluation de la vitesse moyenne de circulation et des profils de vitesse moyenne a l'interieur de chenaux d'oxydation. Seul le cas d'un ecoulement monophasique a ete traite. Cette etude presente deux methodes de modelisation que nous qualifierons de macroscopique: le bilan global de quantite de mouvement, les principes de l'agitation mecanique en cuve agitee cylindrique, et une microscopique basee sur les equations de navier-stokes. La derniere de ces trois approches est particulierement detaillee. Nous avons notamment expose le raisonnement et les approximations sur lesquels est base le modele k-, les conditions aux limites utilisees, la methode numerique des elements finis et les techniques de stabilisation et de resolution qui lui sont associees. Ensuite, nous avons applique cette methode a l'aide du logiciel fidap sur les six cas experimentaux suivants: ecoulement turbulent dans un tube, le jet dans un milieu infini, la cuve agitee cylindrique, un bassin annulaire de 2800 m#3, un bassin annulaire de 860 m#3, un chenal oblong de 1 m#3. Les resultats de chacune de ces simulations sont en bon accord avec les resultats experimentaux

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Guimard, Laura. "Étude du comportement et modélisation d’une installation de dessalement d’eau de mer par distillation soumise à des régimes transitoires". Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1025/document.

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Abstract (sommario):

L’eau est une ressource qui va manquer dans les prochaines années, pourtant l’eau couvre ¾ de la planète et environ 97% de l’eau sur Terre est de l’eau salée. Du fait de sa nette abondance, dessaler l’eau de mer, ou les eaux saumâtres, est une solution présentant un immense attrait. C’est dans ce contexte global que s’inscrivent ces travaux. Le but de cette thèse est de modéliser des installations de dessalement d’eau de mer, basées sur la distillation multiple-effets (MED), soumises à des régimes transitoires. Ce procédé permet d’assurer à la fois une grande flexibilité aux variations de charge et des performances énergétiques élevées. Dans le cadre de cette étude, un couplage d’une usine MED avec une source d’énergie renouvelable, donc intermittente, est envisagé. Pour étudier le potentiel et la faisabilité d’un tel couplage, un modèle dynamique représentatif des installations MED est présenté. Ce modèle permet le suivi et l’étude de toutes les variables agissant sur les performances globales de l’installation ainsi que l’identification des variables critiques pouvant nuire au fonctionnement de ces installations en régime transitoire. Ce modèle a ensuite été couplé à un modèle d’une centrale solaire à concentration afin de conclure sur le potentiel d’une telle association. Pour pouvoir assurer un fonctionnement optimal de l’installation MED en régime transitoire, une stratégie de régulation est présentée et intégrée
Demand for water will continue to increase over the next decades, leading to more stress on limited resources and ecosystems. However, ¾ of the Earth is water and 97% of it is seawater. Therefore, it is highly interesting to desalinate seawater. It is within this framework that this work was carried out. The goal of this PhD was to model desalination plants, based on the Multiple-Effect Distillation (MED) process, when they are operated under dynamic conditions. The MED plants are mature desalination processes with high energetic performances and are very flexible to load variations. For this study, a coupling between a MED plant and a renewable energy source, therefore transient, was assumed. To study the potential and the feasibility of such an association, a dynamic model representative of the MED plants was developed. With this, it is now possible to study the evolution of all the variables that have a consequence on the plant’s performances as well as to identify which variables are the most critical to the dynamic operation of the MED plant. This model was then combined with a concentrated solar power plant to conclude about the potential of this coupling. To assure an optimal operation of the MED plant under dynamic conditions, a regulation strategy was developed and implemented

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Molle, Boris. "Etude des propriétés dynamiques de structures cellulaires formées dans un système eau/huile/surfactant/alcool". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10249.

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Abstract (sommario):

Dans cette these sont etudiees les proprietes dynamiques d'un systeme eau/toluene/sds/butanol qui forme spontanement des structures de type cellulaire a l'echelle nanoscopique, ou l'huile est confinee dans des cellules polyedriques separees par un film d'eau. A temperature ambiante le systeme est liquide et l'arrangement des cellules est macroscopiquement desordonne. Lorsque la temperature augmente le systeme devient viscoelastique et forme des structures cellulaires cristallines cubiques. La combinaison de differentes techniques experimentales a permis d'explorer la dynamique a differentes echelles d'espace (1 nm a 1 m) et de temps (1 ns a 100 s). Il en resulte une image complete de la dynamique dans ces structures cellulaires. La spectroscopie par echo de spin neutron (nse) a permis de sonder ces systemes a l'echelle locale de la cellule. Elle met en evidence que les cellules sont soumises a des fluctuations de forme. L'analyse des donnees fait de plus apparaitre un processus diffusif qui est attribue a des fluctuations de position des cellules dans la cage formee par leurs voisines. Une augmentation significative de la dynamique des fluctuations des cellules est observee lorsque le reseau cellulaire s'ordonne. Ce comportement nous a permis de preciser le role de ces fluctuations dans la stabilite de ces structures. L'etude par diffusion dynamique de la lumiere (dls) fait apparaitre deux modes diffusifs bien distincts. Le mode rapide correspond a un processus de compression-dilatation du reseau cellulaire. Ce processus a pour origine la nature dynamique de la structure a l'echelle de la cellule (mise en evidence par nse). Le coefficient de diffusion du mode lent et celui du sds mesure par diffusion rmn decrivent un meme processus diffusif qui correspond a une diffusion macroscopique des cellules. L'existence de ce processus diffusif dans le domaine cubique permet de rendre compte des proprietes viscoelastiques des structures cellulaires cubiques.

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Zouhri, Lahcen. "Structure et modélisation hydrodynamique de l'aquifère de la Mamora (Maroc)". Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-7.pdf.

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Abstract (sommario):

La region de la mamora (maroc) est caracterisee par un potentiel hydraulique souterrain qui represente la seule ressource en eau de la region. Sa nappe alimente principalement l'agglomeration de kenitra et rabat, la capitale administrative. Suite a la croissance agricole et industrielle de la region, la presente these a pour but de comprendre la structure de l'aquifere, afin d'etablir un modele hydrodynamique qui permette une gestion des ressources en eau de la region. La configuration geometrique a ete realisee a partir de plusieurs methodes directes et indirectes : lithostratigraphiques, geophysiques (electriques et sismique-reflexion). L'interpretation structurale a mis en evidence une structure en horsts et grabens controlee par des failles hercyniennes appartenant a deux familles sub-perpendiculaires paralleles aux failles agadir-rabat (n020\e-040\e) et rabat-tiflete (n o120\e). Une faille supplementaire, detectee par l'etude des profils sismiques, divise la mamora en deux secteurs : nord et sud. L'ecoulement souterrain dans l'aquifere de la mamora a ete defini a partir d'une etude piezometrique et geostatistique. Cette derniere confirme la geometrie etablie grace aux methodes structurales. L'elaboration d'un modele hydrodynamique a ete basee sur la structure de la mamora. Le modele nous a permis de determiner une carte de permeabilite qui montre des valeurs heterogenes. La calage a ete facilite par la realisation d'une carte d'erreur qui traduit l'erreur entre la piezometrie calculee par le modele et celle qui a ete mesuree.

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Ben, Slimane Férid. "Méthodologie d'étude et modélisation du transport de polluants organiques en milieux poreux naturels : application à l'étude de deux cas de pollutions issues de l'industrie du bois". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL081N.

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Abstract (sommario):

Le présent travail vise à synthétiser l'état des connaissances en matière de modélisation du transfert de polluants organiques en milieu poreux naturel. Il s'articule autour des deux interrogations suivantes : - devant le nombre croissant de modèles de transfert de polluants, de plus en plus spécifiques et complexes, quels sont les critères de sélection à prendre en considération afin de disposer d'outils prédictifs relativement simples (requérant le moins de paramètres) ? - à l'issue d'une étude historique approfondie, d'un diagnostic classique de site pollué et d'une estimation des paramètres d'entrée des modèles de transport et d'écoulement, obtenue à l'issue d'une recherche bibliographique détaillée, peut-on, à l'aide de simulations relativement simples, valider ou approcher les valeurs observées lors du suivi ? Pour ce faire, dans un premier temps, un modèle de transfert a été sélectionné à l'issue d'un inventaire des codes disponibles sur le marché et dans la littérature. Dans un second temps, le code sélectionné a été appliqué à deux cas de pollutions issues de l'utilisation de produits de préservation du bois : la première due au lindane, la seconde due à la créosote. Les résultats des simulations ont été par la suite confrontés aux valeurs de concentrations relevées à l'issue du suivi réalisé sur ces deux sites.

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Stref, Philippe. "Application à grande échelle d'un modèle hydrodispersif tridimensionnel". Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20068.

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Abstract (sommario):

L'utilisation des modeles hydrodispersifs permet l'etude de la propagation des polluants dans un aquifere. Apres examen des approches recentes de la theorie de la dispersion, un modele hydrodispersif multicouche a ete developpe. Ce modele est mis en oeuvre pour simuler l'evolution de la mineralisation d'un large secteur de l'aquifere alsacien. Les resultats obtenus s'averent tout a fait satisfaisants. La modelisation hydrodispersive a l'echelle regionale devrait progresser surtout si les moyens d'investigation des caracteristiques de l'aquifere s'accroissent

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Martin, Xavier. "Modélisation d'écoulements fluides en milieu encombré d'obstacles". Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4759/document.

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Abstract (sommario):

On s'intéresse dans ce document à la modélisation d'écoulements compressibles en conduite unidimensionnelle (1D) à section variable et dans des domaines bi ou tridimensionnelles encombrés d'obstacles. Le travail est motivé par la modélisation d'écoulements dans les circuits de refroidissement de réacteurs à eau pressurisée (REP). Ainsi ce travail a pour objectif de proposer une nouvelle formulation pour de tels écoulements. L'idée de base consiste a utiliser une formulation intégrale sur la base des équations aux dérivées partielles. Le système de lois de conservation associé aux équations d'Euler (masse, dynamique et énergie) est examiné.Le premier chapitre examine le cas de conduite 1D à section continue ou discontinue. La formulation intégrale est présentée et les résultats numériques sont comparés avec (i) l'approche Well-Balanced et (ii) la solution de référence obtenue sur maillage très fin.Les second et troisième chapitres examinent la modélisation d'écoulements compressibles dans des domaines contenant de nombreux tubes. La formulation intégrale est donnée, et les schémas numériques présentés, afin de gérer les interfaces fluide/fluide et les parois. Les schémas peuvent être explicites (chapitre 2), ou implicites (chapitre 3). Quelques cas tests analytiques sont présentés. On se concentre sur l'écoulement d'un fluide abordant une zone de tubes alignés de petite taille. Ici encore, la comparaison est faite avec la référence fluide; les résultats sont également comparés avec ceux issus de l'approche équilibre classique, et ceux associés à la formulation intégrale unidimensionnelle présentée dans le premier chapitre
This document focuses on the modeling of compressible flows in one-dimensional (1D) pipes with variable cross-section, and in two or three-dimensional domains containing many small obstacles. The basic motivation is urged by the modeling of flows in the coolant circuit of pressurised water reactors (PWR). Thus this work aims at providing a new formulation for such a variety of flows. The basic idea consists in using an integral approach that is applied to the governing set of partial differential equations. Here the keystone is the conservative Euler set of equations, including mass, momentum and energy balance for any equation of state.Hence, the first chapter investigates the case of one-dimensional pipes with continuous or discontinuous cross-section. Once the 1D+ integral formulation has been presented, numerical results are compared with : (i) the classical Well-Balanced (WB) approach, and (ii) the reference solution obtained with a multi-dimensional code with huge mesh refinement.The second and third chapters provide some new insight on the numerical modeling of compressible flows in domains obstructed with many tubes. The integral formulation is derived, and numerical schemes are detailed, in order to handle fluid/fluid interfaces and wall boundaries. Schemes may be explicit (chapter 2), or implicit (chapter 3). A few analytic test cases are investigated. Focus is made on the flow incoming a region containing many tiny and aligned tubes. Here again, a comparison with the reference "fluid" solution is achieved; results are also compared with those arising from the WB approach, and with those coming from the 1D+ integral approach proposed in the first chapter

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Salemi, Bamdad. "Contributions expérimentales sur les écoulements diphasiques dans un évaporateur de climatisation : essais en eau-air et en réfrigérant R134a". Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0282/document.

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Abstract (sommario):

La compréhension des écoulements multiphasiques dans les évaporateurs à mini-canaux est primordiale pour la performance des boucles de climatisation dans le secteur automobile notamment. Cette thèse s’est principalement intéressée à l’écoulement d’entrée de tels évaporateurs ainsi qu’à la répartition des phases dans les mini-canaux. Dans un premier temps, l’écoulement adiabatique diphasique en entrée d’évaporateur a été étudié. Un dispositif expérimental transparent, respectant au mieux la géométrie d’entrée de l’évaporateur, a été réalisé afin de reproduire l’écoulement diphasique d’entrée en eau-air mais en respectant les régimes d’écoulement rencontrés avec du R134a. Plusieurs techniques de caractérisation ont été mises en œuvre (visualisation, conductimétrie, tube de Pitot et prises de pression) afin de quantifier les pertes de pression, les épaisseurs de film et les vitesses du gaz dans un régime principalement annulaire. Suivant le même principe, un autre module en acier-inox a été développé pour caractériser l’écoulement directement en entrée d’évaporateur avec du réfrigérant R134a. Dans un second temps, nous avons étendu l’étude au cas d’un évaporateur compact à mini-canaux. Dans deux situations adiabatiques : monophasique (eau) et diphasique (eau-air), les pertes de pression, la répartition des phases le long de l’évaporateur et le régime d’écoulement dans les mini-canaux ont été étudiés sur un échangeur fabriqué en polycarbonate dont la géométrie s’approche au mieux de celle d’un échangeur réel. Les nombreux résultats ainsi obtenus constituent une base de données conséquente utile à la simulation numérique de ce type d'écoulements diphasiques
Understanding of multiphase flows in mini-channel evaporators is essential for the performance of air-conditioning systems, particularly in automotive sector. This thesis is mainly interested in behavior of inlet flow and phase distribution in the mini-channels. Initially, an adiabatic two-phase flow at the evaporator's inlet was studied. A transparent experimental apparatus with the same geometry as an evaporator's inlet has been designed. This test section helped us to reproduce the same flow regimes with air-water as flow regimes encountered with R134a in an evaporator. Several characterization techniques were used (visualization, conductance probes, Pitot tube and pressure taps) to determine pressure losses, liquid film thickness and gas velocity in a predominantly annular flow regime. Following the same principle, another experimental facility in stainless steel was developed to directly characterize the R134a flow at the evaporator's inlet. Finally, we have extended the study to the case of a compact evaporator in two adiabatic situations: single-phase (water) and two-phase (air-water). Pressure losses, phase distribution along the evaporator and flow regime in mini-channels were studied on an evaporator made of transparent materials (polycarbonate) with a close geometry to that of a real evaporator. Numerous results were obtained to provide a consistent database that would be useful for numerical simulation of this type of two-phase flows

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Valle, Medina Maria Elena. "Modélisation des décanteurs secondaires : étude en mécanique des fluides numériques de la dynamique de la sédimentation des boues activées". Thesis, Strasbourg, 2019. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/VALLEMEDINA_MariaElena_2019_ED269.pdf.

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Abstract (sommario):

Le procédé à boues activées conventionnel est le plus utilisé pour traiter les eaux usées urbaines. La biomasse (boues activées) croît et forme des flocs biologiques qui doivent être séparés de l'eau traitée. Cette opération s'effectue généralement par gravité dans un clarificateur. Les particules de boues activées sont sujettes à différents comportements de décantation, selon leurs propriétés. La simulation des clarificateurs est probablement le domaine d'application le plus développé de la mécanique des fluides numérique appliquée au traitement des eaux usées. Cependant, l’ensemble des mécanismes de sédimentation ne sont pas toujours représentés de manière complète. Le présent travail a consisté dans un premier temps en l’ajout du mécanisme de compression en tant que terme de second ordre dans l'équation différentielle aux dérivées partielles décrivant la sédimentation de la boue. Les paramètres du modèle ainsi modifié ont fait l’objet d’une identification basée sur des données expérimentales acquises en système fermé. Ensuite, des simulations d’un clarificateur à taille réelle ont permis de valider le modèle sur la base des hauteurs de voiles de boues mesurées et des profils de vitesse des particules. Les petites installations de traitement sont caractérisées par des conditions d’entrée très dynamiques (variations de débits, cycles de marche/arrêt). Ainsi, le modèle validé a été utilisé pour simuler ces conditions particulières de fonctionnement
The conventional activated sludge process is the most widely used process for treating urban wastewater. Biomass (activated sludge) grows and forms biological flocs that must be separated from the treated water. This is usually performed by gravity in a clarifier. Activated sludge particles are subject to different settling processes, depending on their properties. Clarifier simulation is probably the most developed field of application for computational fluid dynamics applied to wastewater treatment. However, all sedimentation mechanisms are not always fully represented. This work began by adding the compression mechanism as a second-order term in the partial differential equation describing sludge sedimentation. The parameters of the modified model were identified based on experimental data from a closed system. Then, simulations of a full-scale clarifier allowed the model to be validated based on the measured sludge blanket height and particle velocity profiles. Small treatment plants are characterized by very dynamic inlet conditions (flow variations, on/off cycles). Thus, the validated model was used to simulate these operating conditions
El proceso de lodos activados convencional para el tratamiento del agua residual es el más usado para remover los contaminantes del agua residual urbana. La biomasa (lodo activado) crece y forma flocs biológicos que deben ser separados del agua tratada. Normalmente esta acción se realiza por medio de la gravedad en un sedimentador. Las partículas de lodo activado pueden someterse a diferentes comportamientos de sedimentación dependiendo de sus propiedades. La simulación de los clarificadores secundarios es probablemente el área más desarrollada para la aplicación de la mecánica de fluidos computacional en el tratamiento del agua residual. Sin embargo, no todos los mecanismos de sedimentación están siempre representados en un modelo. Este trabajo presenta la adición de la compresión como un término de segundo orden en una ecuación diferencial parcial que describe la sedimentación del lodo. La identificación de los parámetros del modelo se realizó a través de experimentos realizados en un sistema cerrado. Luego, simulaciones en un clarificador a escala real permitieron validar el modelo basándose en la medición de la altura del manto de lodos y los perfiles de velocidad de las partículas. Estaciones depurados de pequeña capacidad se caracterizan por una dinámica discontinua de las condiciones de entrada (variaciones en el caudal, ciclos de encendido/apagado). Así el modelo validado se usó para simular estas condiciones operacionales

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Luna, Valencia Juan Esteban. "Étude du refroidissement d'un assemblage combustible par un écoulement vertical vapeur/gouttes à l'échelle d'un sous-canal". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0041.

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Abstract (sommario):

Lors d'un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP), une augmentation de la température du combustible ainsi que la chute de la pression dans le cœur peut survenir et éventuellement conduire à des déformations importantes voire à la rupture des gaines des crayons de combustible. Par conséquent, l'efficacité des systèmes de sécurité peut être compromise. La compréhension de l'ensemble de ces phénomènes constitue un enjeu de sûreté important, c'est pourquoi, l'IRSN développe le logiciel DRACCAR dont l'objectif est de reproduire l'ensemble des phénomènes mécaniques, chimiques et thermohydrauliques d'un APRP. Les outils de simulation comme DRACCAR ont besoin d'être confrontés à des résultats expérimentaux. C'est dans ce cadre que s'inscrit la présente thèse. D'un point de vue thermohydraulique, il est essentiel que DRACCAR puisse simuler de manière précise les différents mécanismes de transfert de chaleur se produisant au niveau d'un sous-canal d'un assemblage. Le but de cette thèse est de contribuer à l'amélioration des modèles de DRACCAR et à la validation du logiciel. Pour cela, des essais expérimentaux sont réalisés sur la boucle COLIBRI, permettant de reproduire l'écoulement fluide caractéristique d'un APRP dans un sous canal partiellement bouché et les échanges parois/fluides s'y déroulant. Cette installation, développée lors d'une précédente thèse (Peña Carillo, 2018), est associée au logiciel (NECTAR) dédié à la modélisation des phénomènes couplés de transfert de chaleur et de masse, ainsi qu'à la dynamique des gouttes dans la section d'essais de COLIBRI. Ce logiciel permet d'analyser les résultats COLIBRI mais aussi de tester différents modèles physiques avant éventuellement de les intégrer dans DRACCAR
During a Loss of Coolant Accident (LOCA), an increase in fuel temperature and a drop in core pressure can occur and eventually lead to significant deformation or even rupture of the fuel rod cladding. Consequently, the effectiveness of the safety systems can be compromised. Understanding all these phenomena is an important safety issue, which is why IRSN is developing the DRACCAR software, the aim of which is to reproduce all the mechanical, chemical and thermal-hydraulic phenomena of a LOCA.Simulation tools such as DRACCAR need to be compared with experimental results. It is in this context that the present thesis was written. From a thermal-hydraulic point of view, it is essential that DRACCAR can accurately simulate the different heat transfer mechanisms occurring in a sub-channel of an assembly. The aim of this thesis is to contribute to the improvement of DRACCAR models and to the validation of the software. For this purpose, experimental tests are carried out on the COLIBRI loop, allowing to reproduce the characteristic fluid flow of a PRCA in a partially plugged sub-channel and the wall/fluid exchanges taking place there. This setup, developed in a previous thesis (Peña Carillo, 2018), is associated with software (NECTAR) dedicated to the modeling of coupled heat and mass transfer phenomena, as well as drop dynamics in the COLIBRI test section. This software allows to analyze COLIBRI results but also to test different physical models before eventually integrating them into DRACCAR

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Cochard, Thomas. "Injection de tensioactif pour la récupération assistée du pétrole : implication sur les lois régissant les écoulements eau-hydrocarbure-tensioactif en milieu poreux". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066647/document.

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Abstract (sommario):

L'objectif principal de ces travaux de thèse est l'étude expérimentale de la mobilisation de l'huile dans le cadre de la récupération assistée du pétrole à base de tensioactif dans un milieu poreux en deçà de la saturation en huile résiduelle. A saturation en huile résiduelle, le réseau d'huile est déconnecté et constitué de ganglions dans l'ensemble du milieu poreux. Cette huile résiduelle est difficile à produire dans les conditions classiques de récupération du pétrole à cause du piégeage capillaire des ganglions, piégeage corrélé à la tension interfaciale entre l'huile et l'eau. Le déplacement de la solution de tensioactif et sa caractérisation a été réalisé au travers d'injections en milieux poreux naturels. L'étude a été réalisée dans un premier temps en conditions monophasiques, c'est-à-dire en absence d'huile. Les courbes de percée ont été analysées pour étudier les paramètres de dispersivité et d'adsorption des échantillons. Les expériences sont ensuite utilisées pour améliorer la modélisation du transport du tensioactif en milieu poreux. Pour le cas diphasique, nous avons développé un système microfluidique avec une géométrie de pore variable, le plus représentatif possible d'un milieu poreux naturel. Il s'agit dans les expériences d'injecter un petit ganglion d'huile à travers un canal central et de balayer la puce microfluidique avec la solution tensioactive dans des conditions contrôlées. L'objectif est d'étudier le déplacement du ganglion d'huile au sein du micromodèle. De nouveaux mécanismes sont identifiés et une voie de modélisation des phénomènes physique est proposée
The main objective of the PhD is to study experimentally the oil mobilization using surfactant in a porous media below the residual oil saturation. At the residual oil saturation, the oil network is disconnected and organized in ganglia of different sizes and shapes all along the sample. This residual oil is difficult to produce in the classical conditions of water flooding because of capillary trapping created by the interfacial tension between oil and water. Injection of surfactant is able to mobilize the remaining oil at flow rates consistent with the real case of an oil mature reservoir. The use of surfactant allows lowering the interfacial tension by several orders of magnitude, towards ultra-low values (10-3 mN/m), strongly decreasing the capillary forces and so, mobilizing the oil. The first main study of the PhD work was to characterize the displacement of the surfactant injected in a sandstone sample in monophasic conditions (without oil). Breakthrough curves have been analyzed in term of dispersivity and adsorption. Experiments have shown that a better way to model the surfactant transport is to use a Langmuir kinetic adsorption model. For the diphasic case, we have developed a microfluidic 2D system with a random pore geometry of controlled conditions. The experiments are based on the injection of a small ganglia through a central channel, then, a surfactant flood is generated. The aim is to see how ganglia are displaced within the micromodel. New mechanisms have been identified and a way to model those phenomena has been proposed. A better understanding of surfactant and oil transport in porous media is key for chemical enhanced oil recovery processes

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Jules, Valentin. "Écoulement dans un aquifère non confiné profond alimenté par la pluie". Thesis, Université de Paris (2019-....), 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7074.

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Abstract (sommario):

Lors d’un épisode pluvieux, l’eau s’infiltre dans le sol et forme une nappe qui s’écoule lentement vers la rivière. L’échelle de temps et la géométrie de cet écoulement contrôlent la composition chimique et le débit de la rivière. Nous avons exploré ces questions à l’aide d’un aquifère expérimental. Ce dernier est composé de billes de verre maintenues dans un plan vertical par des plaques séparées de quelques centimètres. Lorsqu’on soumet cet aquifère à une pluie artificielle, l’eau s’infiltre alors dans le milieu poreux et s’écoule jusqu’à la sortie située sur un côté de l’aquifère. Guérin et al. (2014) a étudié le cas d’un écoulement quasi-horizontal. Cependant, dans la nature, l’écoulement souterrain est souvent bidimensionnel. Pour créer un écoulement vertical, nous plaçons la sortie de notre aquifère à une hauteur élevée au-dessus de son fond. Afin de caractériser l’écoulement dans notre aquifère, nous étudions l’état stationnaire en utilisant une combinaison d’analyse complexe et de méthodes numériques. Ainsi, nous pouvons comparer les lignes de courant expérimentales et théorique dans notre aquifère. De plus, à l’aide d’une approximation d’impulsion uniforme, nous trouvons que lors de la pluie, le débit, Q augmente proportionnellement au taux de précipitation, R et au temps, t (Q ∝ Rt). La réponse de notre aquifère est donc linéaire au forçage. Cette dernière nous permet d’obtenir des informations sur les propriétés physique de l’aquifère. Néanmoins nous n’avons aucune information sur la géométrie de l’aquifère
During a rain event, water infiltrates into the ground where it flows slowly towards a river. The time scale and the geometry of this flow control the chemical composition and the discharge of the river. We use a tank filled with glass beads to simulate this process in a simplified laboratory experiment. A sprinkler pipe generates rain, which infiltrates into the porous material. Groundwater exits this laboratory aquifer througha side of the tank. Guérin et al. (2014) investigated the case of a quasi-horizontal flow. In nature, however, groundwater often follows non-horizontal flowlines. To create a vertical flow, we place the outlet of our experiment high above its bottom. Long after the rain started, in steady state, we can describe the flow in our aquifer with a combination of complex analysis and numerical methods. The distribution of travel times can thus gives informations about the aquifer geometry. More over, we find that, during rainfall, the discharge Q increases as the rainfall rate R times the time t (Q ∝ Rt). This laboratory aquifer thus responds linearly to the forcing. This response give informations about hydrological properties of the aquifer

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Defrance, Laure. "Bioréacteur à membrane pour le traitement des eaux résiduaires : étude du colmatage de membranes minérales et amélioration du flux de perméat par application de techniques hydrodynamiques". Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1055.

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Abstract (sommario):

Le bioréacteur à membrane est un procédé très performant pour l'épuration des eaux résiduaires. La qualité de l'effluent est telle qu'il peut être recyclé pour des utilisations non nobles (chasses d'eau, arrosage des pelouses, eaux de nettoyage industriel). Le coût du traitement est actuellement élevé à cause d'un phénomène général à toute opération de filtration tangentielle : le colmatage de la membrane qui entraîne une diminution du flux de perméat et une consommation énergétique élevée. Une étude sur un pilote placé en situation réelle dans une station d'épuration urbaine a permis de déterminer le fonctionnement optimal du système en fonction de la vitesse de circulation. Pour cela, une comparaison a été effectuée entre la filtration à flux de perméat fixe et la filtration à pression transmembranaire fixée. La première méthode apparaît plus avantageuse puisque le colmatage formé est moins important, tant que l'on se situe en deçà du flux critique. Le flux critique est caractérisé par le fait qu'un colmatage très important dû à la formation d'un dépôt sur la membrane apparaît lorsque ce flux est dépassé. D'autre part, des variations cycliques des paramètres opératoires ont permis de caractériser le dépôt formé au delà du flux critique : sa compressibilité est importante mais réversible, sa cohésion faible. La réversibilité d'un dépôt formé par des boues activées de bioréacteur à membrane diffère de celui formé par des boues activées issues des aérateurs d'une station d'épuration classique. Finalement, deux techniques instationnaires de filtration ont été testées en vue de diminuer le colmatage : les échelons de pression transmembranaire et de vitesse de circulation et les rétro lavages par le perméat. La première engendre une diminution de l'énergie spécifique même avec des boues colmatantes. La seconde n'a pas été efficace car la pression de rétrofiltration était trop faible.

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Pollet, Ingrid. "Simulation numérique de la contamination de la nappe par le perchloroéthylène depuis un site industriel en bordure du piémont alsacien". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2004/POLLET_Ingrid_2004.pdf.

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Abstract (sommario):

Un modèle hydrodynamique de l'aquifère a été construit afin d'étudier une pollution par le perchloroéthylène de la nappe au sud-ouest de Strasbourg. Le domaine considéré s'étend du piémont à la plaine et couvre une superficie de plusieurs centaines d'hectares. Une relation reliant les fluctuations des conditions hydrauliques et des niveaux piézométriques a été établie afin de reproduire le comportement de la nappe en régime transitoire. Le transport des traces dissoutes de polluant a ensuite été modélisé à partir du champ des vitesses établi précédemment à l'aide d'un code de calcul de transport monophasique. Les simulations ont mis en évidence l'influence des propriétés hydrodynamiques du milieu poreux et des conditions aux limites sur l'évolution du panache. Par ailleurs, il est apparu nécessaire d'affiner la description du milieu souterrain à proximité du foyer de la pollution, notamment en considérant un milieu plus hétérogène et en modélisant la dissolution du polluant dans la phase aqueuse. Un modèle multiphasique de transport a donc été utilisé afin de localiser plus précisément la phase polluante permettant de reproduire l'évolution des concentrations en perchloroéthylène observée. Cette étape de travail s'est notamment appuyée sur une étude analytique réalisée dans le but de déterminer la distribution verticale du polluant sous forme résiduelle à partir de profils de vitesses et de concentrations mesurés à proximité de la source présumée. Cette étude a abouti à plusieurs sources hétérogènes piégées essentiellement dans les zones les moins perméables, augmentant considérablement la durée du traitement
A hydrodynamic model of the contaminated aquifer was built to study the groundwater contamination by percholoroethylen in the south west of Strasbourg. The studied domain stretches from piedmont to plain and covers an area of several hundreds of hectares. A relation between fluctuations of hydraulic conditions and piezometric levels was established to reproduce the groundwater behaviour in transient time. Then, dissolved pollutant transport was modelled with one-phase transport numerical model using velocities determined before. Simulations pointed out the influence of hydrodynamic properties of media and of boundaries conditions on the evolution of the dissolved plume. Otherwise, it seems the media description to be refined, particularly by considering a media more heterogeneous and by modelling dissolution of the pollutant in aqueous phase. A several-phases transport numerical model was also used to localise more precisely the pollutant phase in order to reproduce the percholoroethylen concentrations observed. This step is based on an analytical study realised to determine the vertical distribution of residual pollutant from concentrations and velocities profiles measured near the supposed source. This study ends in several heterogeneous sources trapped in the less permeable zones increasing considerably the treatment duration

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Meyer, Nadège. "Simulation numérique de la viscosité de liquides : effets des paramètres d'interaction, de la température et de la pression sous conditions ambiantes et extrêmes". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0293/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail est consacré à l'étude de la viscosité de cisaillement par simulation numérique de dynamique moléculaire classique à l'équilibre avec une attention particulière à l'influence des hautes pressions sur cette propriété. La viscosité est obtenue à partir des trajectoires générées par ces simulations et en appliquant la formule de Green-Kubo. Un large panel de systèmes a été étudié, allant de fluides atomiques purs à un liquide moléculaire, en passant par des mélanges binaires. En premier lieu, nous nous sommes focalisés sur les métaux alcalins. La conclusion majeure de cette étude est que la viscosité des alcalins a un comportement universel sur une large plage du diagramme de phases. Par ailleurs, sur cet intervalle, la relation universelle que nous avons proposée permet de prédire la valeur de la viscosité de n'importe quel élément avec une incertitude inférieure à 10%. La validité de la relation de Stokes-Einstein, reliant le coefficient d'autodiffusion à la viscosité, a également été vérifiée. Une étude systématique a ensuite été menée sur des mélanges modèles de type Lennard-Jones an de tester l'influence des paramètres d'interaction sur le comportement de la viscosité. Une estimation théorique basée sur le modèle de fluide effectif pur a été proposée. D'autre part, la relation de Stokes-Einstein a été étendue aux mélanges avec succès. Ces observations ont été confrontées aux cas de deux alliages réels : K-Cs et Li-Bi. Pour finir, une étude préliminaire a été entreprise sur l'eau en modélisant les interactions par deux potentiels : SPC/E, non polarisable, et BK3, polarisable. L'effet de l'introduction de la polarisabilité sur le calcul de la viscosité a été étudié. La validité des relations de Stokes-Einstein et de Stokes-Einstein-Debye, faisant intervenir la rotation de la molécule, a été évaluée à très haute pression
This work is devoted to the study of the shear viscosity by numerical simulation of equilibrium classical molecular dynamics with a particular attention to the influence of high pressures on this property. From trajectories generated by these simulations and using the Grenn-Kubo formula, the viscosity is obtained. A broad range of systems has been studied, covering from pure atomic fluids to a molecular liquid, as well as binary mixtures. First, we focused on alkali metals. The main outcome of this study is that the viscosity of these metals has a universal behavior over a wide range of phase diagram. Furthermore, over this interval, the universal relation that we have proposed permits the prediction of the viscosity value of any elements with an uncertainty lower than 10%. The validity of the Stokes-Einstein relation, connecting the self-diffusion coefficient and the viscosity, has also been verified. Then, a systematic study has been carried out on model mixtures of Lennard-Jones fluids to test the influence of interaction parameters on the viscosity behavior. A theoretical estimation based on the effective one-component fluid model has been proposed. Moreover, the Stokes-Einstein relation has been successfully extended to mixtures. These observations have been compared with two real alloys: K-Cs and Li-Bi. Lastly, a preliminary study on water has been undertaken by modeling the interactions with two models: SPC/E, non-polarizable and BK3, polarizable. The effect of the introduction of the polarizability on the viscosity has been studied. The validity of Stokes-Einstein and Stokes-Einstein-Debye, involving the rotation of the molecule, has been evaluated under very high pressure

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Kositsakulchai͏̈, Ekasit. "Modélisation de la dynamique de l'hydrosystème du bassin du Mae Klong (Thai͏̈lande). Une esquisse de système interactif d'aide à la décision pour la gestion de l'eau". Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20008.

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Abstract (sommario):

La modelisation de la gestion integree de la ressource en eau dans le bassin versant du mae klong (31 000 km 2) s'appuie sur l'approche systemique. La variabilite de la ressource et l'intensification des usages (production hydroelectrique, irrigation, alimentation en eau potable, protection contre les intrusions salines, tourisme ecologique) incitent a une gestion prudente des hydrosystemes amenages. Pour aborder des conditions dynamiques complexes, les modeles de simulation qui prennent en compte des regles de gestion parfaitement definies jouent un role crucial. L'analyse systemique, d'une part, et l'outil de modelisation vensim, base sur les methodes de dynamique des systemes, d'autre part, constituent des moyens d'analyse et de representation des systemes complexes. Deux types de modeles sont mis en uvre : un modele pluie-debit pour estimer les ressources en eau en plusieurs points de controle du bassin versant et un modele de decision integrant la conduite operationnelle des ouvrages, les contraintes reglementaires et l'evaluation economique.

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David, Lucas. "Sodium-water reaction : a heterogeneous runaway process". Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0580.

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Abstract (sommario):

La réaction sodium-eau est une réaction hétérogène : les réactifs sont en deux phases séparées par un film de gaz. Une telle réaction chimique ne peut théoriquement pas s’emballer, or les observations démontrent le contraire. En effet, la réaction sodium-eau peut devenir explosive, générant ondes de pression et éjections de matière. Un mécanisme présenté précédemment propose d’expliquer ces observations par la vaporisation rapide du sodium. Sous l’effet de la chaleur dégagée par la réaction, le sodium pourrait se vaporiser intensément et se mélanger à la vapeur d’eau, permettant l’emballement. Une étude de ce mécanisme est présentée au travers d’une approche déployée sur 3 axes : analytique, numérique et expérimental. Un modèle analytique 0d de type Semenov montre d’abord que ce mécanisme peut bien aboutir à un emballement. Des simulations numériques en 1d puis en 2d avec l’approche “interfaces diffuses”, démontrent ensuite que ce mécanisme est susceptible de produire des effets explosifs (ondes de choc, expansion de gaz et éjection de matière). Enfin, une étude expérimentale confirme la présence de vapeur de sodium, bien que la température mesurée au cœur du sodium soit éloignée de la température d’ébullition. Cette étude montre donc que les effets explosifs de la réaction sodium-eau peuvent théoriquement être expliqués par une vaporisation rapide du sodium, mais que, comme le suggèrent les résultats expérimentaux, la phénoménologie réelle est sans doute plus complexe. Celle-ci fait probablement intervenir des phénomènes sous-échelle tels que la turbulence ou des mécanismes de fragmentation qui n’ont pas été pris en compte dans cette étude
The reaction of sodium metal with water is a heterogeneous reaction: reactants are in two distinct condensed phases, separated by a layer of gas. In such configuration, a runaway of the reaction is theoretically not possible, yet experimental observations show the opposite. An explosive runaway of sodium-water reaction can indeed be triggered, generating pressure waves and ejecting matter. A mechanism is proposed to explain these observations by sodium vaporization. As a consequence of the heat generated by the heterogeneous reaction, sodium would vaporize intensely and mix with water vapor in gas-phase, which would generate a homogeneous configuration enabling a runaway. The study of this mechanism is presented through a three-way approach: analytical, numerical and experimental. An analytical, Semenov-type 0d model, adapted to the heterogeneous configuration, first demonstrates that this mechanism can result in a reaction runaway. Numerical simulations of sodium-water reaction, in 1d and in 2d with the “diffuse-interface” approach, then show that this mechanism can produce explosive effects such as shock waves and ejection of matter. Finally, an experimental study confirms the presence of sodium vapor, although the temperature measured inside the liquid sodium is far from its boiling temperature. This study therefore shows that the explosive effects of the sodium-water reaction can theoretically be explained by a rapid vaporization of sodium, although as experimental results suggest, the actual phenomenology is probably more complex. It possibly involves subscale phenomena such as turbulence or fragmentation mechanisms that were not considered in this study

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Ganfoud, Nidhal. "Simulation moléculaire d'électrolytes aqueux dans les carbones nanoporeux : énergie bleue et désalinisation de l'eau". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS108.

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Abstract (sommario):

Lors du mélange de l'eau douce des rivières avec l'eau salée de la mer, une quantité considérable d'énergie est dissipée. Plusieurs procédés sont actuellement à l'étude pour parvenir à exploiter cette énergie bleue (Blue Energy). Inversement, la désalinisation de l'eau de mer pour la production d'eau potable nécessite de très grandes quantités d'énergie. Depuis la proposition en 2009 d'une nouvelle approche pour parvenir à ces objectifs, grâce à des cycles thermodynamiques reposant sur la charge/décharge d'électrodes à forte/faible concentration en sel, expérimentateurs et ingénieurs ont essayé d'améliorer le procédé. Dans ce contexte, l'utilisation d'électrodes nanoporeuses de carbone semble une piste très prometteuse. Un défi de taille reste à relever pour déterminer les quantités pertinentes (capacité électrique et quantité de sel adsorbé en fonction de la composition de l'électrolyte et de sa concentration). En effet, les modèles traditionnels (Poisson-Boltzmann, etc) ne peuvent pas être utilisés dans ce cas où les interactions au niveau moléculaire jouent un rôle essentiel. Nous surmontons cette difficulté grâce aux simulations de dynamique moléculaire, qui permettent également de comprendre les mécanismes microscopiques à l'origine des propriétés observées. Nous étudions également l'influence de la structure microporeuse de l'électrode de carbone ainsi que l'effet de la nature du sel chimique
When fresh river water mixes with salty sea water, a large amount of energy is lost. Conversely, the desalination of seawater for the production of drinking water requires very large amounts of energy. A new approach has been proposed in 2009 to harvest this "blue energy", thanks to the charge/discharge of electrodes in electrolytes with high/low salt concentration. The use of nanoporous carbon electrodes seems promising, but the traditional models (such as Poisson-Boltzmann) used to determine the relevant quantities do not apply in this case where molecular interactions play an essential role. We overcome this difficulty by performing molecular dynamics simulations of nanoporous carbon electrodes in the presence of an aqueous electrolyte. We evaluate the electrical capacity and the amount of ions adsorbed inside the electrodes as a function of the electrolyte composition and its concentration. In addition, these simulations allow us to understand the microscopic mechanisms leading to the storage of the charge, the effect of the structure of the carbon electrode, the salt concentration in the electrolyte and the chemical nature of the salt

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Bohy, Martine. "Caractérisation de sources de pollution composées d'un mélange de solvants chlorés en aquifère alluvial : Expérimentations en laboratoire et sur site contrôlé associées à la simulation numérique". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2003/BOHY_Martine_2003.pdf.

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Abstract (sommario):

Deux expérimentations à grande échelle ont été conduites sur le site expérimental SCERES. L'objectif est d'étudier le transport d'un mélange de deux solvants chlorés dans les zones saturée et non saturée d'un aquifère et de quantifier les transferts de masse à travers la frange capillaire vers l'atmosphère ou la zone saturée. Ces essais ont consisté à injecter dans SCERES, en conditions contrôlées, le mélange de trichloréthylène (TCE) et de perchloréthylène (PCE) et à suivre les concentrations dans les gaz de la zone non saturée et l'eau de la frange capillaire et la nappe. Les transferts de masse de TCE et PCE de la zone non saturée vers l'atmosphère ont été quantifiés à l'aide d'une chambre à flux et calculés à l'aide d'une méthode semi-expérimentale. SIMUSCOPP, code de calcul multiphasique multicomposant, a été utilisé afin de simuler le transport de vapeurs de la zone non saturée de SCERES. Les concentrations en gaz calculées sont en bon accord avec les valeurs observées. Les résultats montrent notamment que la dispersion verticale des vapeurs de solvants chlorés à travers la frange capillaire peut provoquer une pollution significative de la nappe malgré la lenteur du processus de diffusion aqueuse. La seconde partie de ce travail concerne l'étude de la méthode du traceur bisoluble, permettant de quantifier et localiser des sources de pollution par TCE en zone saturée de l'aquifère. La transposition de la méthode du traceur bisoluble de la colonne au site expérimental ayant échoué, nous avons réalisé plusieurs expériences en colonne afin de déterminer le rôle du volume de polluant, de sa répartition dans le milieu poreux, de la présence d'hétérogénéités et de l'influence du temps de contact des traceurs avec la phase organique. Nous avons ainsi mis en évidence une cinétique de partage du traceur réactif entre le TCE et la phase aqueuse
Two large-scale experiments were conducted on the controlled site SCERES to study the transport of a mixture of two chlorinated solvents in the saturated and unsaturated zones of the sandy aquifer and to quantify the mass transfers across the capillary fringe and towards the atmosphere or to the groundwater. The experiments involved an injection of trichloroethylene (TCE) and perchloroethylene (PCE) in SCERES, under controlled conditions, with multidepth sampling of gas in the unsaturated zone and water in the capillary zone and the groundwater. The mass transfer of TCE and PCE vapors from the vadose zone to the atmosphere was quantified using a vertical flux chamber and calculated with a semi-experimental method. The multiphase multicomponent code SIMUSCOPP was used in order to simulate the vapor transport in the unsaturated zone of the artificial aquifer environment. The calculated vapor concentrations were in good agreement with those observed. The obtained results point out that vertical dispersion of chlorinated solvent vapors across the capillary fringe can cause a significant groundwater pollution in spite of the slowness of the aqueous diffusion process. The study of the partitioning tracer method for quantification and location of TCE sources in the saturated zone of the aquifer constitutes the second part of this work. As the transposition of the method from laboratory columns to the experimental site failed, we decided to realize several complementary column-tests to determine the role of the volume of pollutant, its repartition in the porous medium, the presence of heterogeneities and the influence of the contact time of the tracers with the organic phase. We could thus show a partitioning kinetics of the reactive tracer

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Mercier, Matthieu. "Etude expérimentale de la génération de structures linéaires et non-linéaires (solibores, solitons) en milieu stratifié". Lyon, Ecole normale supérieure, 2010. http://www.theses.fr/2010ENSL0574.

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Abstract (sommario):

Notre approche expérimentale modélise les interactions entre ondes internes et topographies ou stratification du milieu, et est couplée au développement de techniques d'analyse des données telles que la démodulation complexe. Différentes ondes internes ont été utilisées grâce à la caractérisation et au contrôle d'une nouvelle source d'ondes. La réflexion d'une onde plane sur une pente a permis de vérifier l'absence d'onde retour pour des pentes critiques. L'interaction d'un mode vertical avec une grande topographie a montré le rôle des pentes sous-critiques et de la hauteur de la topographie sur la conversion du mode incident. Nous avons réalisé la première expérience de génération de trains d'ondes non-linéaires (solitons) lors de la réflexion d'un faisceau d'ondes internes sur une pycnocline. Enfin, l'étude de la dynamique couplée entre un bateau et le fluide stratifié environnant a montré que le régime des « eaux mortes » ne dépend que du nombre de Froude associé à la stratification
Our experimental approach models interactions of internal waves with topographies or background stratification. Signal processing of experimental data such as complex demodulation has also been developed. Different types of internal waves have been generated, thanks to the characterization and control of a new wave maker. Internal plane waves reflecting on slopes have been studied to verify the absence of back-reflected waves near critical reflection. The interaction of a vertical mode with a large topography have revealed the importance of sub-critical slopes and of the height of the topography on the conversion of the incident mode. We have realized the first experimental generation of nonlinear wave trains (solitons) by internal wave beams impinging on a pycnocline. Finally, the study of the coupled dynamics of a boat with the surrounding stratified fluid have shown that the « dead water » regime is solely defined by the Froude number associated to the stratification considered

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Arvengas, Arnaud. "Cavitation acoustique dans l'eau et quelques liquides organiques : densité et limite de rupture". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00710980.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de la cavitation acoustique dans l'eau et quelques autres liquides. Le 1er chapitre est consacré à une présentation des transitions de phase du premier ordre dans le régime métastable. Le 2e chapitre présente la théorie de nucléation classique, ainsi que le théorème de nucléation d'Oxtoby qui nous permet d'évaluer le volume de la bulle critique dans nos expériences. Puis un bilan expérimental de quelques méthodes pour étudier la cavitation est dressé. Nous présentons les singularités de l'eau par rapport aux autres liquides et montrons en quoi une étude de la limite de cavitation permettrait de les comprendre. Dans le 3e, nous présentons notre dispositif acoustique ainsi que la méthode de pression statique qui permet de déterminer la pression de cavitation. Nous présentons en détail l'hydrophone à fibre optique construit pour cette thèse sur le modèle de celui d'Eisenmenger, qui permet de mesurer la densité au seuil de cavitation. Les résultats et leur analyse sont présentés, pour l'eau, dans le 4e, pour le D2O, l'éthanol, l'heptane et le DMSO, dans le 5e chapitre. De l'étude de l'eau, il ressort que l'on est très loin de la théorie, et d'un type d'expérience. En revanche une modification par un facteur constant en température, de la tension de surface de l'eau permet de prédire nos résultats en pression, mais pas les volumes critiques de nucléation. Par ailleurs, l'étude dans les autres liquides montre que nous pouvons, par notre méthode, arriver à des résultats proches de la théorie, d'autant plus que la tension de surface du liquide étudié est faible.

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Marty, Aurélie. "Formation de panaches bactériens lors de la filtration à travers des microsystèmes". Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1570/.

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Abstract (sommario):

Le fonctionnement de procédés de filtration utilisés lors de la production d'eau potable, peut être altéré par une présence non contrôlée de bactéries. L'adhésion bactérienne et la formation de biofilm sont des phénomènes complexes qui sont influencés par des paramètres hydrodynamiques, physicochimiques ou microbiologiques. L'objectif de cette thèse est de progresser dans la compréhension du transfert bactérien lors de l'écoulement dans un milieu poreux. Des microsystèmes en PolyDiMethylSiloxane à géométries contrôlées mimant des systèmes de filtration ont été développés pour suivre par microscopie optique la dynamique d'adhésion bactérienne. Les résultats expérimentaux, en conditions non nutritives, montrent qu'Escherichia coli ainsi que d'autres bactéries de type Gram -ou de type Gram +, forment des panaches en aval des microcanaux ; ce phénomène est exacerbé par la tortuosité du milieu poreux. En parallèle, une étude numérique des écoulements a mis en évidence un lien entre la présence d'écoulements secondaires perpendiculaires à l'entrée et à la sortie des microcanaux et la formation de panaches. A partir des résultats numériques et expérimentaux, un scénario pour la formation de panaches a été élaboré : i) Transport des bactéries vers les parois facilité par les écoulements secondaires ; ii) Formation de filaments entraînés vers le centre de l'écoulement par les écoulements secondaires en sortie de canal ; iii) Capture des bactéries par les filaments (effet filet de pêche) et formation de panaches. La connaissance de ces phénomènes pourra permettre de mieux contrôler le risque de développement bactérien dans les procédés de filtration ou dans des réseaux d'eaux
The operation of filtration units, such as those used in the production of drinking water, can be altered by the uncontrolled presence of bacteria. Bacterial adhesion and biofilm formation are complex processes influenced by factors (hydrodynamic, physico-chemical, microbiological, etc. ). The aim of this thesis was to make progress in the understanding of bacterial transfer during flow through a porous medium. Microfluidic devices made of polydimethylsiloxane with controlled geometries mimicking filtration systems were developed to follow, by optical microscopy, the adhesion dynamics. Experimental results, in non-nutritive conditions, show that Escherichia coli and other Gram- bacteria (Pseudomonas aeruginosa) or Gram+ bacteria (Enterococcus hirae, Staphylococcus aureus), accumulate as streamers in the downstream a zone of the microchannels and that streamers are promoted by medium's porous tortuosity. In parallel, a numerical flow study highlighted a link between streamer formation and the presence of secondary flow at the inlet and the outlet of the microchannels. From the numerical flow simulations and experimental results, a scenario for streamer formation is proposed: i) bacterial transport toward the wall, enhanced by the secondary flow at the microchannel entrance; ii) formation of filaments, driven towards the bulk by secondary flow at the microchannel outlet; iii) capture of bacteria by the filaments ("fishing net" effect) and streamers formation. A fuller understanding of these phenomena should allow better control of bacterial development in filtration processes (e. G. Sand filtration or membrane filtration) or other systems such as water distribution networks

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Gauffre, Marie-Charlotte. "Simulation numérique des écoulements diphasiques 3D instationnaires au cours du remplissage d'une maquette expérimentale eau / air du dôme LOX d'un moteur-fusée". Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0050.

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Abstract (sommario):

Le nouveau moteur cryogénique de l'étage supérieur du nouveau lanceur Ariane présente la particularité d'être plusieurs fois réallumable, une fois la mise en orbite du lanceur. Le réallumage d'un moteur est particulièrement difficile durant les conditions de vol spatial. Ce moteur est composé d'un dôme LOX alimenté en oxygène liquide (LOX) qui est approvisionné par une vanne à boisseau positionnée en entrée d'une canne d'alimentation. Le mélange liquide / gaz formé dans le dôme LOX est injecté dans la chambre de combustion à travers des injecteurs reliant le dôme à la chambre. En conséquence, la distribution de l'écoulement diphasique en sortie des injecteurs revêt une importance particulière en terme d'allumage, de l'ouverture à la fermeture de cette vanne. La prise en compte de ces conditions de vol est primordiale pour qualifier le moteur. Cependant ces conditions ne peuvent pas être reproduites de façon représentative au cours d’essais au sol. Dans le cadre de ces études, un programme de recherche a été mis en place par le CNES (Centre National d'Études Spatiales) et SAFRAN Snecma pour étudier le remplissage du dôme LOX, via des études expérimentales et numériques. L'objectif est de connaître les conditions aux limites en sortie des injecteurs qui sont déterminantes pour appréhender la phase d'allumage dans la chambre de combustion. Des expériences ont été menées au LEGI (Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels) avec des fluides de substitution (de l'eau et de l'air), sans transfert de masse et de chaleur, sur la maquette du dôme d’alimentation d'un moteur de fusée. Les travaux présentés, menés à l'IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse), tentent de reproduire les expériences réalisées à l'aide de simulations numériques 3D incompressibles diphasiques. La géométrie du domaine de calcul est représentative de la maquette expérimentale, qui est composée d'une canne d'alimentation, d'un dôme, d'un allumeur et d'un grand nombre d'injecteurs. Le but de cette étude est de démontrer la faisabilité d'un calcul 3D instationnaire diphasique du remplissage du dôme oxygène du moteur-fusée avec le code industriel NEPTUNE_CFD, en prenant en compte la géométrie réelle et les phénomènes physiques prépondérants. La comparaison des prédictions avec les résultats expérimentaux est réalisée afin d'évaluer la capacité du code à prédire l'écoulement à l'aide des modèles de fermeture disponibles. Enfin, plusieurs études de sensibilité sur les modèles de fermeture sont menées pour estimer leur influence sur les résultats des simulations. Un travail important a été effectué pour imposer les mêmes conditions d'entrée que dans les expériences. Des études ont également été conduites sur un injecteur isolé
New generation cryogenic upper-stage rocket engines are planned to be restartable during the orbit mission. The re-ignition of the engine is particularly difficult in space flight conditions. The engine contains a LOX dome fed with liquid oxygen (LOX) supplied by a bushel valve through a pipe. The gas / liquid mixture forming in the dome is injected into the combustion chamber through a number of injectors. Therefore the two-phase flow distribution at injectors outlet carries a real importance in terms of the ignition from the opening to the closing phases of the main valve. These flight conditions are of paramount importance, however, they are truly difficult to reproduce by experimental ground tests. In the framework of these studies, a research program set up by CNES (the French Space Agency) and SAFRAN Snecma, tries to study the LOX dome filling, through experiments and numerical studies. The aim is to identify the phenomena at sake to know the limit conditions at injectors, which will determine the ignition stage in the combustion chamber. Experiments are carried out at LEGI (Geophysical and Industrial Flows Laboratory in Grenoble) with substitution fluids (air and water), without heat and mass transfer on a rocket engine mockup. The work presented here, conducted at IMFT (Fluid Mechanics Institute in Toulouse), intends to reproduce the experimental results using incompressible two-phase flow simulations. The geometry used is representative of the experimental mockup composed of a feeding pipe, a dome, an igniter pipe and injectors. The aim of this study is to demonstrate the feasibility of a 3D unsteady two-phase flow calculation with the industrial code NEPTUNE_CFD, to simulate the LOX dome filling of the rocket engine, by taking into account the real geometry and the preponderant physical phenomena. The comparison of the predictions with the experimental results is carried out in order to estimate the code capability to predict the flow behavior, according to available closure laws. Finally, several sensitivity studies on the closure laws have been conducted to assess their influence on the numerical results. An important work has been carried out to obtain the proper inlet conditions to be imposed in the code in coherence with the experiments. Studies have equally been conducted on an isolated injector

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El, Mahi Imad. "Schémas volumes finis pour la simulation numérique de problèmes à fronts raides en maillages non structurés adaptatifs". Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES019.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est consacrée a l'étude numérique de systèmes de lois de conservation bidimensionnelles modélisant des écoulements instationnaires à fronts raides. La démarche adoptée ici est celle des volumes finis cell-centered, sur maillages non structures. Deux modèles sont considérés : l'inflammation d'une goutte, et l'écoulement de l'eau peu profonde couple au transport-diffusion du polluant. Concernant le premier modèle, la raideur spatiale et temporelle du phénomène est prise en compte par l'utilisation d'un procède de raffinement-déraffinement dynamique du maillage. La partie visqueuse des équations est discrétisée à l'aide d'une reconstruction du type green-gauss basée sur la cellule diamant et une interpolation aux moindres carres. Cette technique s'est révélée très efficace lorsque des maillages adaptatifs sont utilisés. Enfin, en considérant une loi de conservation scalaire bidimensionnelle, nous montrons que, sous une condition du type cfl qui est raisonnable, le schéma d'ordre deux utilisé pour la partie convective satisfait le principe du maximum. Nous mettons en évidence ici la propagation d'une flamme triple au cours du processus d'allumage d'une goutte, quand la réaction chimique est suffisamment rapide par rapport au processus de diffusion moléculaire et de diffusion de la température. Pour l'écoulement de l'eau peu profonde, nous avons adopté un schéma semi-implicite linéarisé pour le calcul des termes de frottement et une extension du schéma de Bermudez pour les termes de pente. Enfin, dans le cas ou le système de Saint-venant est couplé à l'équation de transport d'une substance polluante, nous avons utilisé le schéma vf4 pour la discrétisation de la partie diffusive sur des maillages non structurés triangulaires. Plusieurs tests numériques et comparaisons avec des résultats expérimentaux, en une et deux dimensions d'espace, sont réalisés.

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Zeru, Allelign. "Numerical investigations on the inversion of pumped concentrations for groundwater pollution quantification". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2004/ZERU_Allelign_2004.pdf.

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Marcandella, Élise. "Caractérisation biophysicochimique du transfert d'un soluté réactif en milieu poreux saturé : application à la migration du phényl acétate de mercure à travers les sédiments du Rhin". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL026N.

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Abstract (sommario):

Prédire le risque de pollution d'une nappe lié à une décharge, accidentelle ou non, d'un pesticide dans l'environnement est nécessaire pour minimiser ses impacts sur l'écosystème souterrain. L’objectif de ce travail est de modéliser le transfert monodimensionnel d'un micropolluant organomercuriel (le phényl acétate de mercure ou PMA) à travers un milieu poreux saturé considéré comme homogène et isotrope (représenté par une colonne en verre remplie de sédiments du Rhin). Ce transfert fait intervenir des processus physicochimiques qui peuvent être couplés avec des effets biologiques. Après une synthèse des résultats relatifs à la réactivité physicochimique du PMA en présence de sédiments (essais statiques et dynamiques), les aspects biologiques ont été envisagés. Ainsi, des tests en laboratoire (essais statiques) ont été réalisés avec une souche de Pseudomonas fluorescens (souche PL IV) résistante au PMA qui a été isolée du milieu naturel après une pollution par des organomercuriels. Ces expériences ont permis de dresser un panorama des facteurs environnementaux influençant la croissance et les capacités de dégradation de la souche bactérienne sélectionnée. Parallèlement, un modèle mathématique et un code de calcul (SIMCOL) ont été utilisés pour simuler le comportement du polluant lors de sa migration à travers un milieu poreux saturé. Leur utilisation a permis d'écarter certaines hypothèses de transfert

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