Modélisation du séchage d'un milieu poreux saturé déformable : prise en compte de la pression du liquide

par Gustavo Ernesto Caceres Salazar

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Wahbi Jomaa.

Soutenue en 2006

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    Le thème de l’étude proposée concerne la modélisation du séchage d’un milieu poreux déformable saturé (solide-liquide). Cette modélisation tient compte de la nature du produit ainsi que de ses conditions initiales telles que la teneur en eau et la forme. L’objectif est de prévoir les contraintes mécaniques apparaissant au sein du matériau au cours du séchage, de contrôler la déformation du produit et sa teneur en eau. L’originalité de cette étude réside dans l'écriture du modèle de séchage avec la prise en compte du gradient de pression comme terme moteur réel du transport au travers de la loi de Darcy auquel s'ajoute l'hypothèse de compressibilité du liquide (loi d’état du liquide). Cette écriture présente l’avantage de ne pas recourir à un coefficient de transport effectif souvent identifié à partir d’expériences spécifiques et à terme de pouvoir relier le comportement d’un milieu supposé diphasique à un milieu triphasique (liquide, solide et gaz). Le système d’équations obtenu est issu d'une prise de moyenne volumique où le V. E. R est considérée déformable. La description physique du fort couplage hydromécanique qui existe au sein du matériau, tout au long du processus de séchage, est prise en compte au travers de la théorie de consolidation de Biot en adoptant la notion contraintes effectives de Terzaghi, les variables de couplage sont la vitesse de déformation du solide et la pression du liquide. La résolution numérique du modèle obtenu est effectuée par la méthode des éléments finis en grandes déformations et le changement d'espace Euler-Lagrange. Le modèle est validé pour un gel d’alumine à différentes conditions de séchage et l’étude de sensibilité montre la forte influence de la perméabilité du matériau comme de ses propriétés rhéologiques au cours de son séchage.

  • Titre traduit

    Modeling of drying for a saturated deformable porous media : taking into account the liquid pressure


  • Résumé

    This study deals with drying modelling of a saturated deformable porous media (solid-liquid). This modelling takes into account the nature of the product as well as its initial conditions such as the moisture content and geometry. The objectives are to determine the mechanical stresses appearing within the material during drying, to control the deformation of the product and its moisture content. The originality of the proposed model consists in taking into account the pressure gradient as the real driving force for mass transport with the help of Darcy’s law and taking into account the liquid compressibility. The main advantage of this formulation is to avoid the need to an effective transport coefficient often identified by specific experiments, and, in future, of being able to connect the behaviour of a supposed two-phase media to a three-phase media (liquid, solid and gas). Equations describing heat, mass and momentum balances are obtained with the method of volume averaging where the Representative Elementary Volume is considered deformable. The physical description of the strong hydro-mechanical coupling which exists within material is taken into account in the light of Biot’s theory of consolidation by adopting Terzaghi's effective stress principle, the variables of coupling are solid deformation velocity and liquid pressure. The numerical resolution of the model is carried out by the finite element method with finite strain and an Euler-Lagrange space transformation. The numerical results are validated for an alumina gel in various drying conditions. A sensitivity study shows the strong influence of a material’s permeability and its rheological properties on the drying and deformation behaviour of the material.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2007 par [CCSD] à Villeurbanne

Modélisation du séchage d'un milieu poreux saturé déformable : prise en compte de la pression du liquide

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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