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Ce travail présente un modèle d'atomisation primaire assistée par gaz dans un spray turbulent à fort nombre de Weber. L'atomisation primaire est simulée de façon stochastique : la diminution de l'épaisseur du coeur liquide dans la direction transverse à l'écoulement est gouvernée par la fragmentation avec hypothèse de symétrie d'échelle. A partir des statistiques du cœur liquide au voisinage de l'injecteur, des gouttes sont formées en utilisant une distribution présumée et en respectant la conservation de la masse. Les gouttes sont soumises à l'atomisation secondaire et à la coalescence. Ces phénomènes sont simulés de façon stochastique comme résultant des collisions entre gouttelettes. La modélisation du spray est couplée à la simulation des grandes échelles pour la phase gazeuse. Les résultats de calculs sont comparés aux travaux expérimentaux : pour la distribution de présence de liquide au voisinage de l'injecteur ; et loin de l'injecteur, pour le diamètre de Sauter moyen.
Dans les filtres à fibres (couramment utilisés industriellement pour récupérer la phase liquide d'un aérosol), des myriades de gouttes tombent sur un réseau de fines fibres aléatoirement disposées dans l'espace. On peut associer au choc goutte/fibre une vitesse critique : si la vitesse d'impact est inférieure à la vitesse critique Vc, la goutte peut rester intégralement accrochée à la fibre ; si la vitesse de chute est supérieure à Vc, la goutte se scinde en plusieurs morceaux : une fraction du liquide est capturée par la fibre alors que le reste continue sa course. Cette vitesse critique, qui résulte d'un équilibre entre les forces capillaires, gravitaires et de friction, a été déterminée dans le cas où la trajectoire de la goutte est centrée sur l'axe de la fibre. Nous nous intéressons ici à des situations d'impact excentré, où la trajectoire du centre de masse de la goutte et l'axe de la fibre ne se coupent pas. La goutte est alors susceptible d'être divisée par la fibre en deux parties de volume différent. Dans cette étude, nous quantifions les volumes capturé et éjecté par la fibre.
Le forçage fréquentiel au mode naturel est utilisé pour stabiliser les structures tourbillonnaires d'un écoulement cisaillé. Dans une étude précédente, nous avons soumis un jet plan à des excitations sinusoïdales monochromatiques à la fréquence naturelle en utilisant la simulation numérique. Dans cette étude, nous présentons pour la même configuration de jet, les résultats obtenus en faisant varier la fréquence d'excitation. L'objectif est déterminer la réponse du jet et de la comparer à celle de couches de mélange et de jets en mettant en évidence les phénomènes d'appariement. On étudie les jets à profil d'entrée uniforme et à profil d'entrée parabolique. Les simulations numériques montrent que la fréquence de réponse est identique à la fréquence d'excitation dans un intervalle assez large comprenant la fréquence naturelle pour les deux cas. Au delà d'une certaine fréquence d'excitation, les fréquences de réponses sont plus faibles que la fréquence d'excitation et sont liées à la fréquence naturelle. On observe des appariements des structures tourbillonnaires traduits sur le spectre par l'apparition de fréquences sub-harmoniques.
Cette étude expérimentale porte sur l'instabilité d'une couche de cisaillement au-dessus d'un disque en rotation avec surface libre. Cette instabilité est caractérisée par visualisations de l'écoulement pour une large gamme des paramètres de contrôle: le rapport d'aspect G de la cavité, le nombre de Reynolds global Re et le rapport s entre les rayons intérieur et extérieur du disque tournant. Cette instabilité spectaculaire se développe le long du cylindre extérieur sous la forme de polygones à m côtés. Ce nombre m dépend d'un nombre d'Ekman basé sur la hauteur d'eau au repos, ce qui confirme la nature « stewartsonienne » de la couche limite. Le seuil d'apparition du premier mode est constant si l'on considère le nombre de Reynolds mixte proposé par Niino and Misawa (1984). Pour des larges valeurs de s, une instabilité se développe le long du cylindre intérieur sous la forme de petites cellules.
Cette étude expérimentale et numérique traîte de l'influence d'un gradient radial de température sur la stabilité des rouleaux de Taylor. Elle montre que l'ajout d'un gradient radial de température déstabilise les rouleaux et une spirale se forme dans la totalité du système. Avec l'augmentation du gradient de température, des dislocations se forment dans l'ensemble du motif.
Nous avons observé un comportement inattendu du transfert thermique dans une couche limite laminaire sur paroi concave à basse vitesse nominale, une configuration particulièrement ignorée dans la littérature. Cette couche limite contient des tourbillons de Görtler intenses. Dans cette situation, les mesures précises du flux de chaleur pariétal démontrent que l'amélioration du transfert thermique est extrêmement grande, au-dessus de celui correspondant au cas d'une couche limite turbulente sur plaque plane. L'analyse démontre que pour une gamme de vitesse inférieure à une certaine vitesse critique, la couche limite transitionnelle est dominée par l'instabilité centrifuge. D'autres résultats renforcent cette discussion dont l'analyse de l'influence du forçage des perturbations amonts ainsi qu'un ensemble de visualisations d'écoulement. Une méthode numérique, résolvant les équations de Navier-Stokes pour une couche limite temporelle, permet une analogie avec le développement linéaire et non-linéaire des tourbillons réguliers de Görtler et leur instabilité primaire. Ces résultats sont comparés aux mesures expérimentales.
De l'eau (ou tout autre fluide) peut diffuser dans un polymère et y provoquer un gonflement qui interagit avec les contraintes appliquées à celui-ci. L'objectif de notre étude est d'analyser l'interaction entre ces contraintes et la quantité d'eau absorbée à l'équilibre. Nous avons déjà pu montrer que l'isotherme de sorption d'un polymère homogène est modifiée en présence de contraintes dans une relation faisant intervenir solubilité, coefficient de gonflement et pression hydrostatique appliquée. Dans la matrice polymère d'un composite, des contraintes internes résultant de son gonflement contrarié se développent et modifient la saturation en eau. On veut alors établir le lien entre la saturation d'un composite, sa microstructure et ses propriétés mécaniques. Nous montrons ici que le problème a une solution simple dans le cadre du modèle de Mori et Tanaka. Il en résulte en particulier que si l'isotherme de la matrice suit une loi de Henry, alors celui du composite suit une loi de Langmuir.
Les conduites de transport des hydrocarbures sont des constructions mécano-soudées, confrontées en exploitation à des conditions particulières de fonctionnement. Les ruptures des joints de soudure des conduites, bien que rares, ont des conséquences majeures aux niveaux humain, environnemental et économique. Ces derniers sont le siège de formation des fissures de fatigue. L'utilisation des résultats d'inspection in situ, à partir des techniques de contrôle non destructif, est une composante essentielle de la réévaluation et du maintien de l'intégrité des conduites dans leur fonction. Elle nécessite des méthodes de calcul et des outils d'aide à la décision en appui des campagnes d'inspection et de réparation. C'est dans ce contexte que la présente étude a été réalisée qui est une contribution à l'effort méthodologique d'évaluation de l'endommagement par détection de fissure et d'estimation de la durée de vie résiduelle des joints de soudure sous sollicitations en fatigue.
Cette étude analyse les efforts subis par un corps à faible rapport d'aspect dans un écoulement asymétrique. Nous sommes spécialement intéressés par l'effet du vent latéral sur les automobiles. Afin d'aborder cette problématique, nous avons choisi un corps simplifié, proche du sol et fixé par quatre pieds. Nous montrons la présence de deux structures principales du côté sous le vent, qui dépendent fortement de l'angle de dérapage. De plus, nous avons trouvé que l'une des structures contribue à diminuer le moment de lacet à des forts angles de dérapage, tandis que l'autre structure est fortement influencée par le pied avant côté sous le vent.
Les travaux présentés concernent des études expérimentales sur la dynamique de formation des rides de sable à partir d'un fond sédimentaire plat soumis à une houle régulière en canal à houle. Dès les premiers stades de formation, les longueurs d'ondes et les hauteurs de la totalité des rides présentes sur l'ensemble du réseau sont disponibles, permettant une étude statistique fiable des caractéristiques de rides. L'analyse de ces répartitions permet de caractériser le réseau au cours du temps. De plus, l'évolution des masses de rides ainsi que celle des cambrures locales sont obtenues. L'étude de ce dernier paramètre s'avère être précieuse car montre une stabilité bien supérieure aux longueurs d'ondes et hauteurs. L'objectif est de caractériser la dynamique de formation des réseaux de rides.
Le présent travail contribue à la modélisation phénoménologique de l'endommagement en fatigue de matériaux composites à matrice thermoplastique renforcée par des fibres de verre courtes. L'objectif final consiste à développer et à implémenter un nouveau modèle d'endommagement dans un code de calcul par éléments finis, en vue d'une meilleure prédiction de la durabilité conduisant à l'optimisation de pièces composites utilisées dans l'automobile. Les résultats concernent plus particulièrement : - Une nouvelle loi de comportement élastique endommageable en fatigue. - L'implémentation de cette loi dans le code de calcul par éléments finis (Abaqus V6.5). Les résultats de plusieurs simulations pour les PA-66 et PP renforcés par des fibres courtes illustreront ce travail.
Nous présentons une analyse de la transmission des contraintes dans un matériau granulaire humide. L'étude repose sur des simulations numériques tridimensionnelles par éléments discrets. On montre que l'action de traction des ponts capillaires induit un réseau de particules autocontraintes qui s'organise sous forme de deux "phases" percolantes de pressions positives et négatives définies au niveau des particules. Des descripteurs statistiques de la microstructure et du réseau des forces sont utilisés pour caractériser la répartition des pressions. Le comportement biphasique des autocontraintes semble persister lorsque l'assemblage humide est soumis à une pression de confinement non nulle. Le nombre de liens en tension diminue et la phase négative se scinde en agrégats et en sites isolés.
La formation et le transport d'une gouttelette dans un microcanal sont généralement imposés par la géométrie figée de ce microcanal. Pour surmonter cette contrainte, nous présentons une nouvelle approche basée sur la génération par laser de contraintes thermocapillaires localisées. Nous parvenons ainsi à contrôler sans contact ni microfabrication dédiée le débit et la taille des gouttelettes émises (vanne et calibreur), à trier ces gouttes (aiguillage), à les forcer optiquement à coalescer (mélangeur) ou au contraire à forcer la rupture en deux gouttes filles de taille contrôlée (diviseur). Utilisés en combinaison, ces nouveaux microcomposants hydrauliques élémentaires ouvrent la voie vers une approche tout-optique du laboratoire sur puce.
Des expériences en canal à surface libre ont été menées afin d'étudier les interactions entre les structures turbulentes et des particules en mouvement. La vélocimétrie par image de particule a permis de mesurer simultanément les caractéristiques de l'écoulement et du mouvement des particules. Ces mesures permettent de quantifier le rôle des éjections et des sweeps dans le transport de particules. Les particules utilisées sont des billes de verre et de céramique. Nous avons testé 5 conditions hydrauliques avec des Reynolds variant de 3000 à 30000. Après avoir défini la taille de la zone à étudier autour de chaque bille, qui varie entre 40 et 85 unités de paroi, nous avons observé que 60 à 80% des billes sont transportées par des éjections et des sweeps qui ont une intensité 2 à 10 fois plus forte que la moyenne. Enfin, nous avons observé une forte corrélation entre la vitesse verticale des billes et celle des structures.
Le couplage entre l'évolution structurale d'un sol granulaire et l'écoulement liquide qui le traverse est étudié ici dans le cadre des instabilités gravitaires d'un sol drainé pour lequel l'écoulement hydraulique interne modifie le seuil de stabilité de pente. Ce seuil peut être prédit par un calcul de mécanique des milieux continus que les résultats expérimentaux viennent en partie confirmer. La forme de l'interface sol eau après déstabilisation est aussi étudiée en fonction du gradient hydraulique.
Le comportement à rupture non fragile des multicouches céramiques dépend principalement de la déviation des fissures le long des interfaces. L'amorçage du mécanisme de décohésion interfaciale au voisinage d'une fissure matricielle est modélisé par deux approches différentes : i) la mécanique de la rupture avec l'utilisation d'un critère mixte « contrainte/énergie », ii) la mécanique de l'endommagement via un modèle de zone cohésive. Les deux méthodes sont comparées. On montre que les résultats sont similaires et dépendent dans certains cas que d'une condition en contrainte.
En inclinant un milieu granulaire immergé au-delà de son angle de stabilité, on provoque une avalanche. La durée de cette avalanche dépend de la taille du tas, et de la taille des grains et nous obtenons des avalanches pouvant durer plus de 8 heures ! Par contre la surface de chaque avalanche reste plate et l'angle du tas évolue en temps sur une portion d'une courbe unique. Des mesures par PIV (vélocimétrie par image de particules) donnent la vitesse des grains en paroi et montrent que l'avalanche démarre en quelques secondes seulement avant d'évoluer vers une lente relaxation de l'angle du tas. Une modélisation de l'écoulement par un coefficient de friction dépendant du cisaillement adimensionné permet de retrouver l'essentiel des résultats.
Un modèle simple permettant néanmoins de décrire entièrement le processus de fragmentation hydrodynamique d'une goutte (déformation, accélération et perte de masse) est développé afin de pouvoir évaluer le mécanisme de boundary layer stripping (BLS) en tant que mécanisme de fragmentation fine de la goutte. Ce modèle est ensuite appliqué à des expériences très variées afin d'étudier l'influence des différents nombres adimensionnels du problème. Les résultats obtenus montrent que le mécanisme de BLS permet de décrire correctement une large gamme d'expériences en écoulement externe gazeux, pour des Weber allant jusqu'à environ 5000, mais qu'il ne permet pas de décrire à lui seul les expériences à des Weber plus élevés et aussi les expériences avec un écoulement externe liquide.
Un modèle diphasique self-consistant est proposé pour modéliser la propagation du son dans des suspensions de particules rigides concentrées (en régime grande longueur d'onde) et ainsi tenir compte des effets de diffusion multiple. A partir des équations locales, des équations moyennes sont écrites pour chaque phase et la fermeture est obtenue à l'aide d'un shéma self-consistant initialement développé par Buyevich & Shchelchkova [Prog. Aerospace Sci., 1978] pour des écoulements incompressibles. Ainsi, les interactions entre les particules sont prises en compte à tous les ordres. De plus, les corrélations de position, c'est à dire la modification de la répartition des particules induite par leur non-recouvrement, ont également été incluses dans la modélisation de manière simplifiée. Au final, l'introduction de ces effets permet d'obtenir des courbes d'atténuation et de dispersion très proches des courbes expérimentales obtenues par Hipp et al. [Langmuir, 2002] pour des nanoparticules de silice dans de l'eau, avec des fractions volumiques allant jusqu'à 30 % et une gamme de fréquence comprise entre 1 et 100 MHz.
Nous avons modélisé numériquement la stabilité d'un système de deux couches d'un même fluide pur supercritique soumis à une différence de température initiale à l'interface. La grande compressibilité et la faible diffusivité thermique des fluides critiques entraînent une instabilité gravitationnelle de type Rayleigh-Taylor de la couche de diffusion. Cette instabilité est similaire à celle que l'on retrouve dans le cas de deux fluides miscibles à condition de remplacer le coefficient de diffusion moléculaire par celui de la diffusion thermique. Nous avons montré que, lorsque l'épaisseur de la couche inférieure devient plus petite que l'épaisseur de la couche de diffusion thermique basée sur le taux de croissance maximal alors le système devenait stable. Un diagramme de stabilité a été établi en fonction de trois paramètres : l'épaisseur de la couche inférieure, la différence de densité entre les deux couches et la distance au point critique. L'effet de la stratification initiale qui est important lorsque l'on se rapproche du point critique a montré une stabilisation de notre configuration de type Rayleigh-Taylor.
Sur les 75 langues reconnues comme « langues de France », 54 sont issues de l'Outre-mer. Le site du Ministère de la Culture en donne la définition suivante : « On entend par langues de France les langues régionales ou minoritaires parlées par des citoyens français sur le territoire de la République depuis assez longtemps pour faire partie du patrimoine culturel national, et ne sont langue officielle d'aucun État ». A la suite de consultations avec des linguistes spécialistes des différents territoires, ces langues ont d'abord été identifiées dans le rapport Cerquiglini remis en 1999 au Ministre de l'Éducation Nationale et à la Ministre de la Culture avant de faire l'objet de différentes publications (Cerquiglini 2003). Il s'agissait alors de recenser les langues susceptibles de remplir les critères de la Charte européenne des Langues Régionales et Minoritaires, signée mais finalement jamais ratifiée par la France, visant à promouvoir ces langues et leur emploi.
On entend par répertoire verbal, langagier ou linguistique, l'ensemble des formes et variétés à disposition d'une communauté ou d'un locuteur, c'est-à-dire les langues, variantes dialectales, styles, registres ou accents, qui constituent autant de ressources dans lesquelles puiser pour communiquer. Cette notion a d'abord été théorisée par John J. Gumperz pour qui le répertoire verbal correspond à la « totalité des formes linguistiques utilisées régulièrement au cours d'une interaction sociale. […] Il contient « toutes les manières acceptées pour former des messages et offre des armes pour la communication ordinaire. Les locuteurs choisissent dans cet arsenal en fonction du sens qu'ils souhaitent transmettre » (1964 : 137).
La contribution se propose d'interroger, dans des dimensions identitaires, la question de la professionnalisation conjointe des sujets apprenants et des formateurs dans une formation professionnelle soignante. Elle vise à éclairer les rapports que les sujets entretiennent avec l'activité et les transformations qui en découlent. Nous appuyant sur une approche psychophénoménologique, il s'agit d'explorer l'expérience subjective, vécue par les sujets dans une activité préparatoire d'une communication dans un congrès professionnel. L'étude qualitative s'appuie sur l'exploration des verbalisations descriptives de moments significatifs pour le sujet, recueillis dans des entretiens d'explicitation conduits un an après l'activité. Les résultats portent sur les transformations identitaires favorisant le développement professionnel conjoint des sujets.

The contribution proposes to question, in terms of identity, the question of the joint professionalization of learners and trainers in professional nursing training. It aims to shed light on the relationships that the subjects have with the activity and the transformations that result from it. Based on a psychophenomenological approach, it explores the subjective experience, lived by the subjects in a preparatory activity for a communication at a professional congress. The qualitative study is based on the exploration of descriptive verbalizations of significant moments for the subject, collected in explanatory interviews conducted one year after the activity. The results relate to identity transformations favoring the joint professional development of subjects.
Les transferts thermiques convectifs locaux induits par un jet plan frappant une plaque plane mobile ont été peu étudiés à ce jour. Les résultats obtenus à l'aide d'un modèle k-epsilon-WCP (Wolfshtein, Chen et Patel) sont validés à partir de nos mesures PIV et de résultats issus de la littérature. Dans le cas d'une surface plane en translation rapide, nous montrons que les transferts thermiques convectifs locaux peuvent être améliorés par l'inclinaison à contre-courant du jet.
Le génome mitochondrial complet du Thymallus thymallus (Linnaeus, 1758) (Actinopterygii, Salmonidae) obtenu par PCRs longues et double multiplexage. Le génome mitochondrial complet de Thymallus thymallus (Actinopterygii, Salmonidae) provenant d'un voucher enregistré en collection et capturé dans l'Ain (bassin du Rhône) a été séquencé. La séquence d'une longueur de 16 660 pb, contient 13 gènes codants, 22 ARN de transfert dont 2 ARNt-Leu et 2 ARNt-Ser, 2 gènes ARN ribosomiques et la région de contrôle. Un espace intergénique et des séquences se chevauchant ont été trouvés. La composition des bases du mitogénome est de 27,5% A, 27,9% T, 27,1% C et 17,5% G. Ce mitogénome a été séquencé pour moins de 20 euros.
En filtration frontale, le colmatage du filtre par accumulation de particules en surface s'accompagne d'une augmentation de la résistance hydraulique du système couche de particules + paroi filtrante. L'approximation classique consistant à additionner la résistance de la paroi sans particule et celle de la couche de particules ne tient compte ni de la modification de l'écoulement par les pores de la paroi, qui augmente la résistance hydraulique par l'allongement des lignes de courant, ni du caractère discret des particules lorsque leur taille est comparable à celle du pore. La détermination exacte de la résistance hydraulique de l'ensemble du système nécessite la connaissance détaillée de la structure de l'écoulement au niveau du pore de la paroi. Une étude de la morphologie du dépôt, de la variation du débit en fonction de son volume, de la taille des pores de la paroi et des particules est proposée.
Ce travail vise à la compréhension de l'effet Weissenberg sur des interfaces liquide-liquide diphasiques. Notre étude a porté sur des interfaces constituées de fluides newtoniens ou non-newtoniens en contact avec de l'huile. L'effet Weissenberg inverse a été confirmé pour l'eau mais pour une solution polymérique, la montée de l'interface est nettement plus importante qu'en absence d'huile, on parle alors d'effet Weissenberg amplifié. Pour étudier les mécanismes responsables de la montée, nous disposons d'un système PIV (Particule Image Velocimetry) permettant d'obtenir des champs de vitesse. Cependant, cette technique ne permet pas d'accéder à des champs de vitesse aussi petits (quelques millimètres d'épaisseur). Pour ce faire, on utilise un système micro-PIV nous permettant de les visualiser dans des géométries microscopiques. Ainsi, nous avons réalisé des effets micro-Weissenberg verticaux, et horizontaux. Cette originalité de l'effet Weissenberg nous a permis de comprendre avec plus de précision les mécanismes de la montée de l'interface.
Cette étude propose un modèle de comportement micromécanique pour un combustible nucléaire, vu comme un milieu viscoplastique poreux à double population de cavités pressurisées de tailles différentes. La modélisation suppose qu'à l'échelle inférieure une première étape d'homogénéisation a été déjà réalisée. La deuxième étape, qui constitue le coeur du travail, est basée sur l'utilisation d'un Volume Elémentaire Représentatif (V.E.R.) simplifié : une sphère creuse contenant en son centre une cavité pressurisée entourée d'une matrice viscoplastique compressible dont le comportement résulte de la première étape d'homogénéisation. La non linéarité du comportement de la matrice est traitée par linéarisation sécante modifiée et discrétisation par couches concentriques avec des modules sécants constants dans chacune d'elles. Les prédictions du modèle sont discutées.
On considère un problème classique de réflexion d'ondes acoustiques à l'interface de deux milieux viscoporoélastiques saturés. Le champs d'onde est d'abord décomposé en ondes planes ascendantes et descendantes pour lesquelles les polarisations pour tous les types d'ondes (P, Biot, Sv et Sh) sont exprimées de façon explicite. Les coefficients de réflexion, transmission et conversion (RTC), fonctions de la fréquence et de l'angle d'incidence, sont alors déduits pour des ondes planes par analogie avec le cas élastique. L'algorithme présenté est adapté aux méthodes de calculs classiques pour empilement multicouches. A basse fréquence, une expression analytique des coefficients RTC à incidence normale entre deux milieux poreux est déduite. Les simulations numériques montrent que le terme de second ordre en racine carrée de la fréquence ne peut toujours être négligé à basse fréquence et faible tortuosité contrairement à l'hypothèse communément admise dans la littérature.
Les gisements de méthane hydratifères pourraient représenter une ressource énergétique crédible dans les prochaines années. Ces composés solides, formés de gaz et d'eau, sont présents dans les sédiments marins ou continentaux dans des proportions supérieures aux réserves connues de pétrole, gaz et charbon. La fusion de ces composés pour produire du gaz entraîne des mouvements de fluide et des effets thermique importants. Etant en présence d'un milieu poreux, des gradients de pression peuvent apparaître en son sein et perturber la cinétique de dissociation : il est donc capital de prendre en compte l'écoulement des fluides dans ce milieu. Nous présentons une vision globale de la dissociation des hydrates de méthane dans un milieu poreux partiellement saturée selon deux points de vue bien distincts : une vision « numérique » avec un modèle à l'appui et une « expérimentale » avec des résultats de dissociation.
Les auteurs présentent des outils semi-analytique et numérique développés dans le cadre de l'étude de la propagation d'ondes mécaniques dans un milieu poreux en régimes transitoires. L'accent est plus particulièrement mis sur l'approche semi-analytique qui a pour objectif de servir par la suite de benchmark aux outils numériques. Cette approche fait appel à des transformées de Fourier multiples en espace et en temps des équations d'ondes issues du modèle de Biot après introduction de décompositions de Helmholtz. Un certain nombre de résultats est présenté.
Sous certaines hypothèses, on peut étudier la stabilité d'un milieu poreux soumis à un écoulement permanent à surface libre par la méthode cinématique du calcul à la rupture. Il faut alors disposer ou de la solution exacte de l'écoulement ou à défaut de solutions approchées par défaut du champ de pression. Nous rappelons la possibilité de vérifier qu'un champ de pression approché est bien partout inférieur à la solution exacte sans connaître cette solution exacte. Pour cela, nous supposons que ces solutions approchées satisfont des conditions aux limites ou une condition de champ relâchées par rapport à celles vérifiées par la solution exacte. Nous présentons des exemples de telles solutions et nous montrons la possibilité de combiner deux solutions.
Un modèle continu à deux échelles est développé afin de décrire le comportement chimio-electro-hydraulique du fluide interstitiel saturant un milieu poreux. Pour cela, le modèle couplé Moyne et Murad est modifié afin de tenir compte d'effets visqueux localisés à une échelle inférieure à la microéchelle. Le modèle à la microéchelle associe donc à une loi de Brinkman modifiée les équations de transport chimique et le bilan électrostatique. Après un changement de variables approprié, une procédure d'homogénéisation périodique est mise en \oe uvre pour dériver une description macroscopique. L'obtention d'une loi de Darcy couplée utilisable pour exprimer l'écoulement interstitiel dans des milieux à pores à géométrie cylindrique comme les os est finalement établie.
Dans ce travail, on se propose d'étudier numériquement un écoulement de type jet coaxial turbulent de l'air dans l'air pour des rapports des vitesses compris entre 1 et 10. 0n s'intéresse particulièrement à l'effet de ce dernier paramètre sur la structure de l'écoulement. Les équations régissant l'écoulement ont été résolues à l'aide d'un code de calcul numérique personnel basé sur une méthode aux volumes finis. Le modèle de fermeture adopté est le modèle de premier ordre k-epsilon standard. Les résultats obtenus montrent l'apparition d'une zone tourbillonnaire au voisinage de l'axe du jet pour des rapports des vitesses r égal à 3. La structure de l'écoulement dépend étroitement de la présence de ces tourbillons.
Cette étude présente l'influence d'une dégradation chimique sur le comportement thermo-hydro-mécanique (THM) d'une pâte de ciment pétrolier servant de barrière d'étanchéité dans les puits pétroliers. Afin de caractériser l'évolution du comportement THM avec la dégradation, des essais de compression triaxiale cyclique à différentes pressions de confinement avec une pression interstitielle constante sont réalisés sur le matériau à l'état sain et complètement dégradé par le nitrate d'ammonium, sous température de 90 °C. Les résultats obtenus montrent d'importantes évolutions. Le matériau sain présente une très faible phase élastique et une forte phase plastique évoluant avec le confinement. La résistance à la rupture diminue drastiquement après la dégradation chimique conduisant à une augmentation de la porosité. Le coefficient élastique chute également et évolue peu au cours de l'essai. Par ailleurs, un passage clair d'un comportement fragile à un comportement ductile est constaté avec la dégradation, notamment pour des faibles confinements.
On considère une particule solide et sphérique dans un écoulement de fluide visqueux à petit nombre de Reynolds parallèle à une paroi plane sur laquelle s'applique une condition de glissement. Par linéarité des équations de Stokes, la solution générale pour une sphère en translation et rotation dans un écoulement de cisaillement s'obtient par superposition de trois problèmes : sphère au repos dans un écoulement de cisaillement, sphère en rotation ou translation dans un fluide au repos. Les solutions de ces trois problèmes sont obtenues par la méthode des coordonnées bisphériques. Les résultats pour la force et le couple sont calculés avec une précision de 10^ (-7), même pour de très petites distances particule-paroi de l'ordre de 10^(-3). Les vitesses de translation et de rotation d'une sphère libre dans un écoulement de cisaillement sont alors obtenues avec une précision de 10^(-7).
L'écoulement de fluide en loi puissance à travers des milieux fibreux anisotropes est étudié en s'appuyant sur les résultats théoriques obtenus par la méthode d'homogénéisation des structures périodiques. Afin de determiner la structure de la loi d'écoulement, des simulations numériques ont été réalisées sur des volumes élémentaires représentatifs d'un milieu fibreux modèle 2D constitué d'un arrangement carré de fibres parallèles de sections circulaires ou elliptiques. Enfin une méthodologie, basée sur l'étude de courbes d'iso-dissipation mécanique ainsi que la théorie de représentation des fonctions tensorielles, est proposée afin de formuler la loi d'écoulement macroscopique. Cette méthodologie est illustrée sur les résultats numériques obtenus.
Une étude expérimentale et numérique visant à comprendre le processus de dépôt de particules colloïdales en milieux poreux, est présentée. L'étude se focalise principalement autour de deux aspects fondamentaux : l'influence des forces hydrodynamiques (nombre de Péclet) et l'influence des conditions physico-chimiques (force ionique). La procédure expérimentale consiste en l'injection à différents débits d'une suspension colloïdale de propriétés connues dans un milieu poreux consolidé dont les caractéristiques initiales (porosité et perméabilité) sont déterminées. L'endommagement du milieu est ensuite évalué à partir des variations de porosité (mesurées localement par atténuation d'un rayonnement gamma) et de perméabilité. Les résultats obtenus montrent un dépôt de particules d'autant plus important que le nombre de Péclet est petit (effets diffusifs dominants). Dans le cas d'un Péclet donné, le dépôt de particules dépend fortement de la salinité de la suspension. Les données expérimentales ont été comparées à des résultats d'un modèle numérique.
Un modèle micro-macro pour l'écoulement d'un fluide newtonien dans un milieu poreux est développé. Notre approche est basée sur la construction d'un milieu poreux consistant en un assemblage de connecteurs et de jonctions à l'échelle microscopique. Les lois de conservations sont développées au niveau microscopique avec des hypothèses simplificatrices. L'intégration et l'assemblage de ces équations donne une modèle macroscopique similaire aux lois de Darcy ou de Forchheimer.
Ce travail vise à étudier les mécanismes de transfert de masse et de chaleur au sein d'un fluide pur, au voisinage de son point critique, lorsque celui-ci sature une matrice poreuse. Hors milieu poreux. L'étude hydrodynamique et thermique des fluides supercritiques en absence de gravité et maintenus à volume constant, a mis en évidence une « accélération critique » du transport de chaleur par effet piston. Cet effet a pour conséquence une thermalisation très rapide et homogène du volume de fluide. L'impact d'un milieu poreux homogène et indéformable sur le devenir de l'effet piston est l'objet de ce travail. Une partie simulation numérique porte sur la vérification d'un modèle théorique proposé pour décrire les régimes de propagation de la chaleur. Une partie expérimentale présente, quant à elle, la réalisation d'une cellule instrumentée correspondant à la situation d'étude et des mesures tests réalisées au sein de celle-ci.
Les mécanismes de formation de couches épaisses de céramiques élaborées par projection thermique ainsi que la relaxation des contraintes résiduelles conduisent à une architecture des couches composée d'une matrice céramique et d'un réseau de porosités micrométriques. Ce réseau influence les caractéristiques physicochimiques et thermiques des couches épaisses. Ainsi, il va agir comme des résistances thermiques locales et modifier la conductivité thermique apparente de la couche. D'autre part, des espèces pourront percoler au sein de la couche jusqu'à atteindre le substrat et réagir chimiquement, occasionnant des dommages. Deux méthodes complémentaires ont été développées pour quantifier ces caractéristiques. Le transfert de masse au sein de la couche est adressé par spectroscopie d'impédance pour la quantification de sa connectivité et le transfert de chaleur par modélisation numérique bidimensionnelle.
L'objet de ce travail est d'étendre les équations de la poroélasticité linéaire au cas de matériaux comportant des nanopores. On considère un modèle de microstructure de type assemblage sphères creuses saturées par un fluide. La phase solide a un comportement élastique linéaire isotrope. Les pores sont supposés de tailles nanométriques, il est alors nécessaire de tenir compte des contraintes superficielles. Pour ce faire, on utilise le modèle d'Young-Laplace. On met en évidence les effets de taille des pores sur le module de compressibilité effectif, le coefficient et le module de Biot. Lorsque les pores sont suffisamment grands, les relations classiques de la poroélasticité sont retrouvées.
La modélisation du transport de masse, d'énergie et de quantité de mouvement dans un milieu poreux diphasique déformable requiert d'une part une connaissance détaillée à l'échelle du pore des phénomènes de transport concernés, et d'autre part une aptitude à moyenner ceux-ci sur un Volume Elémentaire Représentatif. Une démarche de prise de moyenne couramment utilisée repose sur une intégration des équations de transport local concernées sur un V.E.R. non-déformable, que le milieu soit déformable ou pas. De cette démarche résulte des équations de transport moyennées. L'objet du travail présenté ici consiste à moyenner, sur un VER déformable au cours du temps, une équation de transport simple : l'équation de conservation de la masse d'une phase dans un milieu diphasique. Cette démarche permet de mettre distinctement en évidence la non influence, sur la forme générale de l'équation moyennée obtenue, du caractère déformable du VER retenu.
La topologie interfaciale d'une poche de gaz de grand allongement soumise à un écoulement liquide permanent et immobilisée en amont d'un obstacle, est étudiée expérimentalement et numériquement. Les ondes figées apparaissent dans une zone limitée de l'interface lorsque le nombre de Reynolds est suffisamment important (Re > 16000). Au-delà de ces valeurs de Re, leur longueur d'onde diminue progressivement. Ce comportement peut être expliqué par un modèle basé sur la théorie irrotationnelle des ondes en eau profonde. Il montre que les ondes figées sont générées par la présence de l'obstacle. Il permet également de prédire que les effets capillaires prédominent sur les effets gravitaires. Ceci est particulièrement valable pour Re > 20000. En revanche, la modélisation numérique ne prédit l'existence que d'une seule zone interfaciale, siège d'ondes progressives dont la longueur d'onde correspond à la longueur caractéristique des recirculations au sein de la poche.
Nous présentons des expériences, utilisant la technique du creuset froid, dans lesquelles des lanthanides, ou d'autres éléments, sont transférés d'une phase saline fluorée vers une phase métallique liquide contenant un agent réducteur tel le Lithium. Du ZrF4 (5 mol%), ou bien du CeF3 (2 mol%), est dissous dans du LiF. Un alliage métallique Sb-Li contenant 5 ou 10 wt % de Lithium, est mis en contact de la phase saline à t = 0. Le taux de transfert est déduit des analyses ICP post mortem effectuées sur des échantillons prélevés dans le métal à pas de temps donnés. La cinétique du transfert est très rapide et dépend de l'agitation électromagnétique.
Les électrolyseurs à production d'hydrogène de type Westinghouse sont des dispositifs électrochimiques constitués d'un empilement de compartiments cathodiques et anodiques séparés par une membrane. Ils abritent un ensemble de phénomènes physiques couplés. Pour modéliser ces installations nous avons développé un couplage entre les logiciels Fluent® (volumes finis) et Flux-Expert® (éléments finis). Le premier est utilisé pour la résolution de la partie thermo-hydraulique du problème, le second pour la partie électrocinétique avec surtensions d'activation. Leur couplage met en œuvre un processus itératif dans lequel chacun calcule des grandeurs physiques et les transmet à l'autre. Ces interpolations de grandeurs d'un maillage sur l'autre nécessitent une localisation des points de calcul sur des régions volumiques ou surfaciques 3D. Une librairie de passation de messages simple et robuste permet aux deux codes de communiquer.
Nous présentons ici une méthode hybride de suivi d'interface s'inspirant de l'aspect particulaire des méthodes MAC et de la représentation volumique du champ de concentration des méthodes VOF. Les mailles du domaine sont pourvues d'un nombre de particules variable transportées de façon Lagrangienne à partir du champ de vitesse Eulérien interpolé. Ces particules sont porteuses d'informations de phase qui seront projetées sur le maillage Eulérien à chaque pas de temps afin d'actualiser le champ de fraction volumique. La validation de la méthode a fait l'objet de comparaisons sur des cas tests de tache cisaillée avec un champ de vitesse analytique, ainsi que sur des cas de rupture de barrage 2D et 3D confirmant les performances de la méthode lors du couplage avec la résolution des équations de Navier-Stokes.
Une nouvelle formulation du modèle de Biot pour les matériaux poroélastiques est ici proposée, cette formulation diffère par le choix des coordonnées généralisées. Elles sont choisies de manière à simplifier l'expression de l'énergie de déformation. Il est à noter qu'aucune hypothèse supplémentaire n'est ainsi formulée. Cette simplification du formalisme est étendue aux résultats classiques de la théorie de Biot. Une adaptation rigoureuse des modèles fluide équivalent et limp découle alors naturellement du nouveau formalisme. Il est aussi montré que dans le cas particulier de matériaux acoustiques, des simplifications additionnelles du formalisme peuvent être obtenues.
Dans un milieu poreux, les biofilms, composés de bactéries entourées de substances organiques extracellulaires, se développent généralement sur les parois des pores. Le métabolisme bactérien convertit les solutés organiques en biomasse. Le système d'équations régissant à l'échelle de Darcy le transport bio-actif d'un soluté organique dans un milieu poreux incluant une phase biofilm a été établi à partir des données de l'échelle du pore, dans le cas où l'hypothèse d'équilibre de masse local entre les phases fluide et biofilm est vérifiée. La méthode de changement d'échelle utilisée a été la méthode de prise de moyenne volumique. Certains résultats établis grâce à ce modèle sont présentés ici. Le domaine de validité de ce modèle en termes de conditions hydrodynamiques et physico-chimiques définies par les nombres adimensionnels caractéristiques du processus (nombre de Péclet et nombre de Damköhler) a été identifié.
Les vols de Lévy représentent à petite échelle la dispersion dans des milieux où la matière peut être emportée très loin, beaucoup plus vite que d'après les paramètres de transport moyens. Or c 'est le cas dans de nombreux milieux poreux naturels. Dans ces conditions, le flux de matière est une combinaison linéaire de dérivées fractionnaires locales et non locales, qui donne la loi de Fick dans le cas particulier du Mouvement Brownien.
La réaction sulfatique interne (RSI) correspond à la formation tardive d'ettringite qui provoque un gonflement du béton, incompatible avec la rigidité du matériau et sa faible capacité en extension, ce qui engendre des fissurations dans la structure. Dans cet article on présente une modélisation chimico-mécanique, formulée à l'échelle macroscopique, qui permet de prédire le comportement du béton dégradé par la RSI. Ce modèle est basé sur une approche thermodynamique décrivant la formation de l'ettringite à l'intérieur d'un milieu poreux. Il tient compte de l'histoire thermique du béton au jeune âge et des conditions environnementales (température et humidité).
Plusieurs expériences de séchage isotherme sur des échantillons de matériaux cimentaires de natures, de compositions et de tailles différentes sont réalisées afin d'étudier l'influence des paramètres intrinsèques du matériau sur les transferts hydriques diffusifs. La loi proposée par van Genuchten et Mualem pour les milieux poreux est identifiée à partir des valeurs expérimentales de l'évolution de la teneur en eau en fonction de la pression capillaire dans le matériau. Une modélisation de l'équation de diffusivité permet ensuite d'estimer la perméabilité intrinsèque. La relation de van Genuchten-Mualem ne s'ajuste qu'imparfaitement aux résultats et apparaît sensible à la nature du matériau et à la taille de l'éprouvette utilisée On met également en évidence une augmentation importante de la perméabilité intrinsèque du matériau au cours du séchage probablement due à l'apparition de microfissuration. Une modification de la formulation des propriétés hydrodynamiques est proposée pour permettre une meilleure représentation des ces expériences.
Ce travail vise à l'étude du comportement au gel-dégel des matériaux cimentaires. Le model poromécanique développé dans cette optique permet d'étudier l'influence sur la mécanique du couplage entre le changement de phase eau/glace, les transports en milieu poreux, la conduction thermique et le comportement de chacune des phases en présence. Nous pouvons ainsi prédire une pression de pore maximale au voisinage de la surface soumise au gel-dégel pouvant induire un endommagement localisé superficiel. Par la suite, l'influence relative des différents phénomènes physiques responsables de l'endommagement au gel-dégel est étudiée, permettant d'identifier les pressions hydrauliques de Powers comme prépondérantes.
Ce papier a pour but de proposer une méthodologie d'estimation de la perméabilité macroscopique d'un milieu fracturé dans un cadre anisotrope quelconque en présence à la fois de micro-fractures mais aussi de fractures traversant le volume élémentaire représentatif. On adopte un modèle darcéen fictif pour représenter l'écoulement dans une fracture. Alors que la perméabilité tangentielle peut être fournie par référence à un écoulement de Poiseuille, on montre que le choix de la perméabilité transverse n'est pas intrinsèque : il est nécessaire que celle-ci soit faible dans le cas de fractures traversantes et plutôt élevée dans le cas de micro-fractures. On propose finalement des mises en oeuvre numériques ainsi qu'une comparaison avec des calculs sur réseaux explicites en 2D.
On propose une formulation thermodynamique qui donne l'outil mathématique permettant de calculer les systèmes faisant intervenir la capillarité et d'en comprendre le comportement. L'intrusion forcée ou spontanée d'un liquide dans un milieux micro-poreux est une forme du problème générale de mise en contact d'un liquide avec un solide sur une grande surface. Il s'agit d'appliquer les deux principes de la thermodynamique de façon à prendre en compte à la fois les énergies de volume et de surface. Dans une seconde étape on étudie l'équilibre dans un capillaire pour déduire la pression nécessaire à cet équilibre sous une forme générale. On étudie également l'intrusion isotherme et l'intrusion isentropique.
L'augmentation de la température dans les milieux poreux saturés en conditions non-drainées conduit à un phénomène de pressurisation thermique du fluide interstitiel due à la différence des coefficients d'expansion thermique du fluide et de la matrice solide. Cette augmentation de la pression interstitielle induit une diminution de la contrainte moyenne effective et peut conduire à une rupture en cisaillement ou à une fracturation hydraulique. Ce phénomène de pressurisation thermique est étudié ici expérimentalement pour une roche granulaire saturée à partir d'essais de chauffage non-drainés sous un état de contrainte isotrope maintenu constant. Les résultats de l'essai de chauffage non-drainé sont modélisés à l'aide d'un modèle de comportement thermo-poro-élastique non-linéaire de la roche granulaire.
L'étude présentée porte sur la mesure des champs de vitesses dans un milieu poreux et en particulier dans les pores de tels milieux. Le milieu poreux utilisé possède des caractéristiques géométriques et dimensionnelles proches de celles observées dans le cas d'un sol. Les champs de vitesses sont déterminés à l'aide d'une méthode de micro vélocimétrie par image de particules (µPIV ) adaptée aux spécificités du modèle utilisé. Les résultats obtenus sont comparés à des observations réalisées sur un modèle similaire dans le cadre d'une étude portant sur la détermination des capacités de filtrage de ce type de milieu au regard de la taille des particules (phénomène de ségrégation). Les deux types de résultats sont en bon accord et les hypothèses formulées pour expliquer le filtrage partiel sont confirmées par la présente étude.