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Thèse O. Maalal - 7 octobre

21 septembre

Porométrie liquide-liquide, évapoporométrie et simulations sur réseau de pores

Soutenance de thèse Thèse Otma Maalal

Mercredi 10 Octobre à 10 h 00 Amphithéâtre Nougaro (25 pers. max)

Résumé :
Les milieux nanoporeux (milieux dont les tailles de pores sont submicroniques) sont des objets de haute technologie utilisés dans les techniques de séparation ou encore dans les piles à combustible. La distribution de taille de pores (PSD) de ces milieux, en particulier quand ils sont minces, est une information cruciale pour les applications concernées. La porométrie fluide-fluide et l’évapoporométrie sont deux techniques intéressantes de mise en oeuvre relativement simple visant à obtenir cette information. Les deux méthodes exploitent les propriétés de capillarité des milieux qui contrôlent la hiérarchie dans les classes de pores selon laquelle se fait l’invasion progressive du milieu lors d’un déplacement fluide-fluide immiscible (cas de la porométrie fluide-fluide) ou le séchage du milieu (cas de l’évapoporométrie). Toutefois, l’exploitation des données obtenues (seuil de pression versus débit ou masse évaporée versus humidité relative) passe par un modèle pour obtenir les données visées. Les modèles actuellement utilisées considèrent le milieu poreux comme un faisceau de tubes parallèles. Ceci convient parfaitement à certains types de membranes poreuses utilisées en filtration par exemple où la nanostructure est similaire à un arrangement de tubes parallèles. En revanche, beaucoup d’autres milieux présentent des nanostructures enchevêtrées considérablement plus complexes, rendant très critiquables ou pour le moins douteuses l’exploitation des données expérimentales selon le modèle de tubes parallèles. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est de développer des modèles et des simulations numériques permettant d’assoir l’exploitation des données des deux techniques de porométrie sur une base plus solide dans le cas des milieux à nanostructures complexes. L’idée est de s’appuyer sur des modélisations de type réseau de pores des processus concernés : évaporation ou déplacement fluide-fluide immiscible en milieu nanoporeux. Les méthodes réseau de pores s’appuient sur des représentations simplifiées de l’espace des pores permettant des calculs rapides (comparé à des méthodes de calcul directes) tout en prenant en compte les propriétés morphologiques de la nanostructure. Ces méthodes sont utilisées pour l’étude des écoulements diphasiques en milieu poreux. Une première étape consistera à réaliser la simulation de drainage pour la porométrie fluide-fluide et la simulation de séchage pour la technique d’évapoporométrie. Cela revient à simuler, à l’aide de la méthode des réseaux poreux, les écoulements diphasiques qui ont lieu lors de l’utilisation de chacune des deux techniques. Nous évaluerons le modèle de tubes parallèles considéré dans l’analyse par le poromètre fluide-fluide ainsi que les résultats obtenus par l’évapoporomètre. Dans un second temps, nous tenterons de proposer un algorithme d’optimisation pour obtenir la PSD en considérant le modèle de réseau de pores adaptable à différentes classes de nanostructures (milieux fibreux, assemblages de particules sphériques, etc.). Enfin, nous exploiterons l’algorithme d’optimisation pour déterminer la fraction de mouillabilité d’un milieu avec une caractéristique de mouillabilité mixte en utilisant les informations qui peuvent être recueillies à partir du poromètre fluide-fluide.

JURY :

  • M. Denis Bouyer, Rapporteur
  • Mme Pascale Royer, Rapporteure
  • M. Anthony Szymczyk, Examinateur
  • Mme Corinne Cabassud, Examinatrice
  • M. Marc PRAT, Directeur de thèse
  • M. Didier Lasseux, Co-directeur de thèse
  • M. René Peinador, invité
  • M. Manuel Marcoux, invité