Blocage de microcanaux par des particules micrométriques en écoulement : simulations numériques et expériences à l'échelle locale

par Gbedo Constant Agbangla

Thèse de doctorat en Génie des procédés et de l'environnement

Sous la direction de Patrice Bacchin et de Éric Climent.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Microchannel blocage by a flowing suspension of particles : numerical simulations and experiments at the microscopic scale


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  • Résumé

    L'objectif scientifique de cette étude consiste en l'analyse des mécanismes hydrodynamiques et physico-chimiques conduisant à la capture de particules et au colmatage de systèmes de filtration. Expérimentalement, des microsystèmes en poly-diméthylsiloxane (PDMS) ont été utilisés pour une observation directe du colmatage des microcanaux (20µm de largeur) par des microparticules (5µm de diamètre). Les expériences de filtration effectuées montrent la formation de différentes structures de dépôts de particules en fonction des conditions de filtration (concentration de particules, vitesse d'écoulement de la suspension, interactions de surface). Un flux critique conduisant à la formation de dépôts a été déterminé pour une suspension de particules stables. La dynamique de formation des structures 3D de microparticules dans des microcanaux a également été étudiée par simulation numérique directe. La Force Coupling Method a été utilisée pour coupler le mouvement des particules et l'écoulement du fluide porteur. Cette méthode a permis de combiner les interactions hydrodynamiques directes avec les interactions de surface multicorps (adhésion, non-recouvrement, attraction-répulsion) lors de la simulation d'agrégation des microparticules en écoulement. Pour différentes fractions solides de particules, la cinétique de colmatage reliée à l'évolution temporelle de la perméabilité des microcanux a été analysée en présence et en absence des interactions physico-chimiques au moyen de la théorie DLVO. Le couplage étude expérimentale et simulations permet de mieux comprendre les mécanismes de dépôt, d'agrégation et de bridging apparaissant lors du colmatage des microcanaux.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 175-183

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0132
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