Etude de la réactivité de suies Diesel à partir de mesures thermogravimétriques : résolution mathématique des équations correspondantes

par Fatima-Zohra Bensouda

Thèse de doctorat en Mathématiques

Sous la direction de Alain Brillard.

Soutenue en 2000

à Mulhouse .


  • Résumé

    La filtration des suies émises par les moteurs Diesel s'accompagne du problème de la régénération des filtres lorsque ceux-ci sont saturés. La réactivité de la suie est alors un paramètre fondamental, à cause de l'exothermicité de la réaction. La réactivité des suies a été étudiée par thermogravimétrie. La détermination des constantes de vitesse d'oxydation passe par l'étude des couplages entre réactivité et transport de l'oxygène jusqu'au lit de suies et à l'intérieur de celui-ci. D'autre part, la réaction d'oxydation de CO et CO2 par l'oxygène, en phase gaz, doit être prise en compte car contribuant à consommer l'oxygène disponible. Cette modélisation a conduit à déterminer les constantes de vitesses des 2 réactions C + 02 → CO2 et C + 1/2 O2 → CO à différentes températures, permettant de déterminer des énergies d'activation. La modélisation des transferts de masse au sein du milieu poreux a, en outre, nécessité la détermination du coefficient de diffusion de l'oxygène au sein des suies. La mesure de ce coefficient a été réalisée, ainsi que la modélisation du transport de l'oxygène. Ceci a conduit à une estimation théorique de la valeur de ce coefficient. La modélisation du couplage transferts de masse/réactivité a conduit à l'obtention d'un système de trois équations aux dérivées partielles semi-linéaires couplées, aussi bien dans la phase gaz que dans les suies. Les difficultés de résolution mathématique du problème découlent, d'une part, du couplage entre les équations non linéaires et, d'autre part, de l'indétermination a priori de certains coefficients de ces équations. Enfin, la thèse propose une méthode de résolution numérique de ces problèmes avec la possibilité d'ajuster les paramètres inconnus.


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