12 Octobre – Soutenance Thèse Yibiao Wang
10 h30 ENSAM (Amphi A)
Sujet : Etude numérique de la correction à la loi de Darcy pour les écoulements monophasiques inertiels en milieux poreux
Membres du jury:
M. Alessandro BOTTARO | Professor of University, University of Genoa | Rapporteur |
M. Benoit GOYEAU | Professor of University, Université Paris-Saclay | Rapporteur |
M. Michel QUINTARD | Research Director, Université Toulouse | |
Mme. Azita AHMADI | Professor of University, Arts et Metiérs ParisTech | Directeur de Thèse |
M. Didier LASSEUX | Research Director, Université de Bordeaux | Co-encadrant |
Résumé:
Il est bien connu que l'inertie (flux non-Darcy) joue un rôle important dans de nombreux domaines de la science et de l'ingénierie, allant du génie chimique à la science agricole et à l'industrie pétrolière. Les équations de Forchheimer, dans lesquelles un terme de correction non linéaire a été ajouté pour inclure l'écart de la loi de Darcy, ont été largement adoptées pour décrire les flux inertiels dans les processus mentionnés ci-dessus. Selon de nombreuses études, la correction non-linéaire est fortement liée à la géométrie des pores, il est donc essentiel d'effectuer une étude détaillée de l'effet de la géométrie des pores sur l'écoulement à travers les milieux poreux.
Le but de ce travail est d'étudier le flux inertiel stable et instationnaire à travers différentes structures de pores spatialement périodiques, 2D et 3D. Une brève introduction des mécanismes physiques de l'écoulement inertiel dans les milieux poreux est donnée et les principales études connexes sont examinées dans le premier chapitre. Ensuite, au chapitre 2, les modèles physiques (équations gouvernantes combinées à la méthode de la moyenne volumique) et les techniques numériques dans les outils numériques (OpenFOAM et COMSOL) sont expliqués. Le chapitre 3 est principalement consacré aux simulations instables du flux inertiel à travers les structures de pores du modèle 2D. Ce chapitre est composé de deux parties. La première partie est la détermination du nombre de Reynolds critique, à laquelle l'écoulement devient instable, pour les structures de pores 2D Globalement Désordonnées (GD). En augmentant le nombre de Reynolds, d'autres types de régimes d'écoulement, qui sont au-delà du flux laminaire constant, commencer à prendre le contrôle du flux, chacun d'eux dans une gamme de nombres de Reynolds correspondante. Par conséquent, la deuxième partie traite de l'écoulement de laminaire stable à turbulent, en tenant compte de la taille du Volume Elémentaire Représentatif (VER) du réseau ordonné 2D de cylindres carrés (OS) à disposition périodique. Les structures des pores GD sont également considérées pour étudier la nature de l'écoulement. Au chapitre 4, le flux laminaire inertiel, contraint à l'état d'équilibre selon le nombre de Reynolds critique obtenu au chapitre 3, est étudié dans des géométries de modèles 2D et 3D. Les résultats numériques sont comparés aux données sur les autres types de structures rapportés dans des études précédentes pour explorer les effets du désordre structurel sur le flux. En outre, l'effet 3D sur le flux est exploré. Les principales conclusions et perspectives sont présentées au chapitre 5.
