Th. univ.--Sci.--Bordeaux I, 1988. / Bibliogr. p. 99-104.

Th. univ.--Sci. physiques--Strasbourg, 1993. / Bibliogr. p. 261-267. Résumé en anglais et en français. 1993 d'après la déclaration de dépôt légal.

Th.--Génie des procédés--Nancy--I.N.P.L., 1985.

Th. doct.-ing.--Toulouse 3, 1978. N°: 623.

Dans le cadre des écoulements à l’échelle du pore d’un milieu poreux, cette thèse de calculscientifique propose une méthode itérative de résolution de Stokes incompressible basée sur lapénalisation de la matrice solide et mettant en jeu le champ de vorticité. La méthode développéeici s’inspire des méthodes de vortex habituellement utilisées pour les écoulements externes où letransport est dominant, mais adaptée aux écoulements visqueux à petites échelles (bas Reynolds).Les propriétés de cette méthode numérique itérative, qui alterne et sépare les étapes de pénalisationet de diffusion, permettent de simuler des écoulements confinés dans l’espace poral enproposant une formulation ne faisant intervenir que des opérateurs usuels, permettant de s’affranchirde l’aspect non-séparable de l’équation de diffusion-pénalisation. On assure ainsi dessimulations à haute résolution et faible stockage mémoire, aussi bien sur des géométries simplesde référence que sur des géométries poreuses réelles, et les résultats sont confrontés à des donnéesexpérimentales ou théoriques. Le code de calcul implémenté est validé et exploité pour l’estimationde la perméabilité d’échantillons réels.Dans la continuité de ce travail sur les écoulements avec adhérence à l’interface, on généralisecette approche à la problématique de la rugosité des parois solides. On présente une méthode derésolution du problème de Stokes perturbé par ce type de rugosité à l’interface pores/matricemodélisé par une condition aux limites de glissement tangentiel de type Robin-Fourier.La thèse présente également un volet sur les écoulements à viscosité variable. On présenteainsi une simulation du problème de Stokes non-linéaire couplé avec une équation de diffusionet transport résolue par méthode particulaire. On s’intéresse à une simulation originale de l’écoulementde xanthane (modélisé via une loi de Carreau comme polymère rhéofluidifiant) dans une géométrie réelle de roche de type grès sableux Bentheimer. Les résultats présentés montrent lacapacité de la méthode à gérer des variations de viscosité importante. Également à propos de lamodélisation et de la simulation des écoulement à viscosité variable, et plus précisément de l’homogénéisationdes mélanges, on présente aussi un estimateur théorique de la viscosité effectivepour les mélanges aléatoires. Ce résultat est validé numériquement grâce à une méthodologie detype Monte-Carlo sur un grand nombre de simulations de Stokes. / This scientific computing work presents an iterative method for the solution of incompressibleStokes equation at the pore scale of porous media. This method is based on solid matrixpenalization and involves vorticity field. We adapt tools from vortex methods (generally used forexternal and transport-dominant flows) to viscous flows at low scale.The pore space flow is computed with this iterative method, alternating penalization anddiffusion steps. Only usual operators are used in the proposed formulation, such that the nonseparableproperty of the penalization-diffusion initial equation is overcome. We then performhigh resolution and low memory storage simulations on various geometries, including real porousmedia. We validate the code with these results, and by estimating permeability of samples.From this work which consists in no-slip flow at solid interface, we propose a generalizationto rough solid walls at the interface. This thesis presents the modeling of such roughness usinga tangential slip Robin condition, and the ensuing method as a computation of the resultingperturbation.This work also includes a study of variable viscosity flows. With a particle-based method,we present the numerical solution of a non-linear Stokes problem coupled with diffusion andtransport for xanthan flow in a Bentheimer sandstone. The viscosity law is a Carreau law, asxanthan solution is a shear-thinning substance : the method is then able to handle high viscosityvariations. About the same topic of variable viscosity flows, and more precisely about mixturehomogenization, we introduce a theoretical estimator of effective viscosity for random mixtures.This estimator is validated on a large number of Stokes simulation, with a methodology inspiredby Monte-Carlo methods.

L’objectif de cette thèse est l’élaboration de matériaux fibreux destinés à être utilisés en matériau d’âme dans des structures sandwiches. Les principales applications visées sont l’absorption acoustique et la résistance à l’impact. Nous avons ainsi développé des nontissés épais (environ 10 mm) en para-aramide, ayant une porosité supérieure à 90% et des densités inférieures à 150 kg/m3. Nous avons fabriqué des composites poreux à base de ces nontissés en utilisant diverses résines, dont l’époxy. La technique utilisée permet de conserver une porosité autour de 80%. Nous nous sommes intéressés à l’architecture interne poreuse des nontissés en étudiant les tailles de pores équivalents, l’isotropie, la distribution/orientation des fibres et leur degré d’enchevêtrement à l’aide de tests expérimentaux (perméabilité ; traction/compression ; capillarité ; porométrie) et de modèles théoriques (perméabilité et van Wyk). Nous avons relié les paramètres structurels aux paramètres de procédé de fabrication. Les résultats en acoustique ont démontré le bon pouvoir absorbant des nontissés au-delà de 4000 Hz. Nous avons lié avec succès l’épaisseur, la résistivité au passage de l’air et les tailles de pore obtenus par capillarité, aux propriétés acoustiques via le modèle de Delany et Bazley et le modèle de Johnson et Allard. Nous avons évalué à travers des tests de compression la capacité des matériaux fibreux à absorber et à dissiper de l’énergie : les mécanismes mis en jeu sont les frottement/rupture de fibres et la déformation de la structure. Enfin, les tests à l’impact de nontissés et de composites ont montré un réel potentiel des nontissés au cœur de sandwichs pour amortir l’impact. / The aim of this thesis is to develop fibrous structures in view of using them as core material in sandwich structures, for impact resistance and acoustic applications. Thick para-aramid nonwovens have hence been manufactured, with porosities above 90% and densities below 150 kg/m3. Their thickness was around 10 mm. Porous composites have been obtained from these nonwovens, using various resins (namely epoxy), and with a technique that allows to keep a high porosity level of 80% in the final structure.The internal porous architecture has been studied through different methods and parameters: the equivalent pore sizes, the isotropy, the fibre distribution/orientation and the degree of fibre entanglements have been evaluated with different experimental techniques (air permeability; tensile/compression tests; capillarity; porometry) and using theoretical models (permeability, van Wyk). The structural parameters have been related to the process parameters. The acoustic measurements have shown that our nonwovens were good acoustic absorbers at frequencies above 4000 Hz. The use of two models, Delany and Bazley, and Jonhson and Allard, has shown that the acoustic absorption behaviour can be modelled with the material characteristics (thickness, resistivity and an equivalent pore diameter). The capacity of our materials to absorb and dissipate energy has been evaluated with compression testing. The main mechanisms involved are fibre friction, fibre breakage and structure deformation. Finally, the impact tests performed on nonwovens and their composites have demonstrated the real potential of nonwovens to be used at the core of sandwiches to absorb impact.

Un procédé de synthèse de matériaux carbonés poreux de texture contrôlée a été mis au point. La méthode consiste en la préparation dun gel aqueux résorcinol-formaldéhyde suivie du séchage et de la pyrolyse du gel. Létude approfondie des conditions de synthèse a permis de remplacer le séchage supercritique ou la lyophilisation, les deux techniques utilisées pour le séchage de ces matériaux, par le séchage convectif sous air, procédé plus simple, moins coûteux, et envisageable à léchelle industrielle. En effet, bien quun séchage par simple évaporation du solvant, sans prétraitement du gel, conduise souvent à la contraction du matériau en raison des tensions capillaires, il est tout à fait possible de conserver un volume poreux élevé dans certains cas. La taille des pores obtenus après séchage et après pyrolyse est complètement déterminée par les variables de synthèse du gel, principalement le pH de la solution, mais aussi le taux de dilution lorsque le gel ne subit pas de retrait au séchage. De plus, des monolithes sont aisément préparés. De manière générale, la taille des pores peut être fixée dans une gamme sétendant de 2 nm à une dizaine de µm en choisissant correctement la valeur des variables de synthèse. Afin doptimiser le procédé, il est possible de coupler le séchage avec la pyrolyse, et de réduire la durée de ces deux étapes entre quatre et huit heures pour des monolithes de plusieurs cm3. Dans le cadre dapplications en catalyse hétérogène, ces matériaux carbonés offrent plusieurs avantages vis-à-vis des charbons actifs généralement utilisés en tant que supports. Outre le fait que la texture poreuse et la teneur en impuretés soient entièrement contrôlables, ces matériaux présentent une très bonne résistance mécanique, peuvent être préparés sous diverses formes par moulage, et sont très hydrophiles, ce qui facilite limprégnation lorsque leau est utilisée comme solvant. De plus, leur faible teneur en groupements oxygénés après réduction permet de conserver une bonne dispersion du métal, notamment du platine. Enfin, les résultats des tests catalytiques effectués sur des catalyseurs bimétalliques Pd-Ag supportés sur des xérogels de carbone de texture poreuse différente ont montré quil est possible déliminer les limitations diffusionnelles fréquemment rencontrées dans les charbons actifs, qui sont essentiellement microporeux, en choisissant un matériau dont la taille des pores est adaptée à la réaction chimique. Enfin, linsertion du métal dans le matériau directement lors de létape de synthèse du gel a été tentée de manière à simplifier le procédé de synthèse de catalyseurs supportés. Malheureusement, il savère difficile dobtenir des petites particules de métal bien dispersées sur le support, le métal étant souvent réduit localement par le formaldéhyde malgré la présence dun complexant. En utilisant un complexant du métal capable de sinsérer dans le réseau polymérique, il est possible de maintenir le métal sous la forme de nanoparticules (~5 nm) emprisonnées dans les nodules de carbone, mais le métal nest pas accessible. Par conséquent, la seule méthode de synthèse de catalyseurs supportés sur xérogels de carbone reste, à lheure actuelle, limprégnation dun support préexistant.

Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2001. / Résumés en français et en anglais. Bibliogr. p. 175-180.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Acoustique : Le Mans : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 81-86.

Thèse de doctorat : Biomécanique : Paris 12 : 2003. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 194-212.