A methodology to measure in-plane permeability of fibrous media using a transient one dimensional air flow is developed. The method, based on the measurement of gas pressure at the boundaries throughout the transient flow, is convenient, clean and fast, avoids usage of a gas flow meter and offers a way to study the gas transport within fibrous media. The gas transport through fibrous porous media is described by several models to comply with different flow regimes. The permeability, only depending on the fibrous structure, is determined by inverse method, fitting the simulation results to the experimental data obtained using rising or dropping pressure methods. The results of viscous permeability Kv of Glass/Carbon Twill Woven fabrics (viscous permeability Kv ranging from 10-11 to 10-10 m2) measured using gas match well the permeability measured with liquid compression and injection techniques from previous works. The deviation from Darcy's law caused by gas sliding effect on low permeability Carbon Uni-Directional fabrics (Kv from 10-14 to 10-12 m2) is analyzed and a related parameter of fabric material shows a dependence in permeability, with a similar trend as the Klinkenberg sliding parameter in soils and rocks.The experimental errors due to dimensions, thermal effect, pressure variation, sample handling, and trapped gas at boundaries are analyzed. It comes out that the sensitivities of pressure sensors and trapped gas volumes at the boundaries have the most important effects. A design for 2D measurement using gas to obtain 2D permeability tensor in one single test is proposed to avoid the issues of trapped gas at boundaries. Simulated experiments show that the measurements based on pressure measured at three proposed locations could provide robust and accurate results for fabrics of anisotropic permeability ratios (K1/K2) ranging from 0.1 to 10, with various principal permeability direction orientations.

Une méthodologie pour mesurer la perméabilité plane d’un milieu fibreux par un flux d’air transitoire est développée. Le procédé, basé sur la mesure de pression d’un gaz aux bornes du système, au cours d’un écoulement transitoire, est pratique, propre et rapide, et permet d'éviter l'utilisation d'un débitmètre de gaz et offre la possibilité d'étudier le transport d’un gaz à l'intérieur du milieu fibreux.Le transport du gaz dans un milieu poreux fibreux est décrit par plusieurs modèles suivant les différents régimes d'écoulement. La perméabilité, dépendant uniquement de l’architecture fibreuse, est déterminée par une méthode inverse, en ajustant les résultats de la simulation aux données expérimentales obtenues par une hausse ou une chute de la pression. Les résultats pour la perméabilité visqueuse Kv des tissus sergés des verre/carbone (Kv allant de 10-11 à 10-10 m2) mesurée à l'aide d’un gaz corrèlent bien à la perméabilité mesurée avec des techniques d'injection ou compression utilisant un liquide. L'écart avec la loi de Darcy causé par le glissement du gaz sur les tissus à faible perméabilité (tissus unidirectionnels de carbone: Kv de 10-14 à 10-12 m2) est analysé et un paramètre lié au tissu montre une dépendance avec la perméabilité, avec une tendance similaire au paramètre de Klinkenberg utilisé pour les sols et les roches.Les erreurs expérimentales dues à des dimensions, à l’effet thermique, à la variation de pression, à la manipulation des échantillons, et à du gaz emprisonné sur les bords sont analysés. Il en ressort que la sensibilité des capteurs de pression et des volumes de gaz piégés sur les bords sont les facteurs les plus importants.La mise en place d’une méthode permettant une mesure directe de la perméabilité à l’aide d’un gaz du tenseur 2D de perméabilité est proposée pour les problèmes de gaz piégés sur les bords. Les expériences simulées montrent que les mesures basées sur la pression mesurée à trois positions pourraient fournir des résultats fiables et précis pour des tissus avec des rapports d’anisotropie perméabilité (K1/K2) allant de 0,1 à 10, et avec des orientations principales quelconques. / A methodology to measure in-plane permeability of fibrous media using a transient one dimensional air flow is developed. The method, based on the measurement of gas pressure at the boundaries throughout the transient flow, is convenient, clean and fast, avoids usage of a gas flow meter and offers a way to study the gas transport within fibrous media. The gas transport through fibrous porous media is described by several models to comply with different flow regimes. The permeability, only depending on the fibrous structure, is determined by inverse method, fitting the simulation results to the experimental data obtained using rising or dropping pressure methods. The results of viscous permeability Kv of Glass/Carbon Twill Woven fabrics (viscous permeability Kv ranging from 10-11 to 10-10 m2) measured using gas match well the permeability measured with liquid compression and injection techniques from previous works. The deviation from Darcy's law caused by gas sliding effect on low permeability Carbon Uni-Directional fabrics (Kv from 10-14 to 10-12 m2) is analyzed and a related parameter of fabric material shows a dependence in permeability, with a similar trend as the Klinkenberg sliding parameter in soils and rocks.The experimental errors due to dimensions, thermal effect, pressure variation, sample handling, and trapped gas at boundaries are analyzed. It comes out that the sensitivities of pressure sensors and trapped gas volumes at the boundaries have the most important effects. A design for 2D measurement using gas to obtain 2D permeability tensor in one single test is proposed to avoid the issues of trapped gas at boundaries. Simulated experiments show that the measurements based on pressure measured at three proposed locations could provide robust and accurate results for fabrics of anisotropic permeability ratios (K1/K2) ranging from 0.1 to 10, with various principal permeability direction orientations.

Creation of vacuum is very slow, energetically and technologicaly demanding process. Closing of valve is very simple and fast process which produces pressure surges when moving cylinder of fluid is stopped. The goal of this thesis is to find out, if it is possible to combine these processes. To reach this goal, 1D model of compressible gas flow and pressure surges in direct pipeline was made. Then follows experimental measurement evaluation and assessment of potential that the technology offers.

Cette thèse vise à développer les opportunités et conséquences d’une demande incertaine pour le réseau de transport de gaz. Ce sujet est décliné en quatre contributions. Les deux premières adoptent une perspective de long terme : on cherche à évaluer l’efficacité de la réglementation du taux rendement lorsqu’il s’agit d’inciter à la réalisation de projets d’infrastructures gazières dans des pays en développement. Une première contribution analytique présente le développement d’une représentation simplifiée du réseau de transport de gaz, de forme Cobb-Douglas. Inspiré par les projets d’acheminement de gaz naturel au Mozambique, celle-ci est ensuite utilisée pour évaluer dans quelles conditions il est possible pour une autorité de régulation de choisir un taux de rendement régulé qui améliore l’efficacité du système dans le cas où la demande réelle serait plus importante que la demande anticipée par la firme régulée. A moyen terme ensuite, l’efficacité face à une demande de plus en plus variable de la structure tarifaire actuelle dite « entrée-sortie » pour l’accès au réseau européen est évaluée. Après avoir démontré l’existence d’inefficacités dans un tel système, celles-ci sont évaluées numériquement. Enfin, la dernière contribution explore la possibilité d’offrir directement la flexibilité du réseau de transport de gaz à ses utilisateurs, dans le cadre d’enchères et du système de prix nodaux. Après avoir souligné la complexité d’un tel mécanisme, les limites à son efficacité sont présentées. A chaque fois, l’analyse repose sur la modélisation simultanée du réseau de transport de gaz (en régime statique ou transitoire) et des mécanismes économiques en jeu. / This PhD thesis is centered on the opportunities and impact of demand uncertainty for the gas transport networks. We study the ability of various market designs to foster an efficient network allocation in liberalized gas markets when demand is variable or uncertain. We introduce and solve operation research models that bind an economic representation of the gas market and its associated regulation, to a technical representation of the gas network. The complex interactions at stake in liberalized gas markets, where shippers trade gas for its economic value and coordinate with system operators that allocate and operate the network, result in MCP or MPEC formulations. While a detailed network representation is necessary to assess the feasibility of gas flows under any market organization, the physics and engineering of gas transport networks adds non-linearities and non-convexities to those already challenging formulations. This thesis is divided in four contributions. We first introduce an approximated network representation of the Cobb-Douglas form and use it to study the impact of long-term demand uncertainty on investment problems in developing markets subject to rate-of-return regulation. We then study the effect of demand variability on daily gas dispatch in the European Entry-Exit system, using a linearized steady-state network representation. Finally, we assess the benefits of introducing flexibility products in gas locational marginal pricing auctions to handle intraday demand uncertainty. This requires the use of a linearized transient network formulation to account for linepack dynamics.