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Theses Year : 2007

Flows of particles through a porous medium

Ecoulements de particules dans un milieu poreux

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1
Franck Lominé

Abstract

This work deals with experimental and numerical investigations on particles flow through a packing of larger spheres.
We built an experimental device to study lateral dispersion and the mean transit time of a blob of particles through a porous medium. Particularly, we determined the dependence of the mean transit time on the number of particles, on particle size and on the height of the porous medium. We also characterized the dependence of the lateral dispersion coefficient on the number of particles moving in the porous structure.
Then, we developed numerical simulation models based on "Event-Driven" and "molecular dynamic of soft spheres" methods. Those allowed us to supplement the experimental study by analyzing the influence of various additional parameters. The access inside the porous medium allowed a finer analysis of particles dispersion.
Finally, we approached the possibility of using the spontaneous percolation phenomenon to produce a mixer. Thanks to the numerical tool, we carried out and characterized mixtures of particles of different sizes. We showed that this process proves to be a simple and effective method to obtain homogeneous mixtures of particles.
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale et numérique de l'écoulement de particules dans un empilement de sphères plus grosses.
Un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dispersion latérale et le temps moyen de séjour d'un paquet de particules dans un milieu poreux. Nous avons en particulier déterminé la dépendance du temps moyen de transit en fonction du nombre de particules en écoulement, de la taille des particules et de la hauteur du milieu poreux. Nous avons également caractérisé la dépendance du coefficient de dispersion latéral vis-à-vis du nombre de particules transitant dans la structure poreuse.
Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles de simulations numériques basés sur les méthodes "Event-Driven" et "dynamique moléculaire de sphères molles". Ceux-ci nous ont permis de compléter l'étude expérimentale en analysant l'influence de divers paramètres supplémentaires. L'accès à l'intérieur du milieu poreux a permis une analyse plus fine de la dispersion des particules.
Enfin, nous avons abordé la possibilité d'utiliser le phénomène de percolation spontanée pour réaliser un mélangeur. Grâce à l'outil numérique, nous avons réalisé et caractérisé des mélanges de particules de tailles différentes. Nous avons alors montré que ce procédé s'avère être un moyen simple et efficace pour obtenir des mélanges homogènes de particules.
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Dates and versions

tel-00198209 , version 1 (17-12-2007)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00198209 , version 1

Cite

Franck Lominé. Ecoulements de particules dans un milieu poreux. Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]. Université Rennes 1, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00198209⟩
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