Transport and dispersion properties in fractured media - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Transport and dispersion properties in fractured media

Etude du transport et de la dispersion dans les milieux fracturés

Résumé

The dispersion of dye in Newtonian and shear-thinning fluids has been studied optically in transparent rough model fractures. The evolution of the displacement front is investigated as a function of time and mean velocity $U$. For a wall roughness given by a random distribution of single-sized obstacles on a flat plane, the front spreading is diffusive ($\Delta x \propto t^{0.5}$) and characterized by a dispersivity $l_d$. At low velocities, $l_d \simeq$ cst.: dispersion is driven by spatial velocity fluctuations which are increased for shear-thinning fluids; at high velocities, Taylor dispersion is dominant and $l_d$ increases with $U$ but slower for shear thinning fluids. For a fracture with complementary self-affine rough walls with a relative lateral displacement perpendicular to $U$, macroscopic channels parallel to $U$ appear and extend all along the length of the model: the global front width increases linearly with time, more rapidly for the shear-thinning fluids (advective spreading). In contrast, the local front spreading remains diffusive and governed by Taylor dispersion.
La dispersion de colorant dans des écoulements newtoniens ou rhéofluidifiants a été étudiée optiquement dans deux fractures modèles rugueuses et transparentes. L'évolution du front de déplacement est analysé en fonction du temps et de la vitesse moyenne $U$ . Pour des rugosités de parois monodisperses et distribuées aléatoirement, l'étalement du front est diffusif ($\Delta x \propto t^{0.5}$) et caractérisé par une dispersivité $l_d$. Aux faibles vitesses, $l_d \simeq$ cst: la dispersion est dominée par les fluctuations spatiales de la vitesse et est amplifiée pour les fluides rhéofluidifiants ; aux vitesses élevées, $l_d$ augmente avec $U$ à cause de la dispersion de Taylor mais plus faiblement pour les fluides rhéofluidifiants. Pour une fracture avec deux parois autoaffines complémentaires décalées perpendiculairement à $U$, des chenaux macroscopiques s'étendent sur toute la longueur de la fracture suivant $U$ : l'épaisseur globale du front augmente alors linéairement avec le temps et plus fortement dans le cas rhéofluidifiant (étalement advectif). La croissance de l'épaisseur locale du front est par contre diffusive et due à la dispersion de Taylor.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-00171730 , version 1

Citer

Alejandro Boschan. Transport and dispersion properties in fractured media. Geophysics [physics.geo-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. Español. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00171730⟩
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