Erosion ?olienne de tas de stockage de mati?res granulaires sur sites industriels : am?lioration des m?thodes de quantification des ?missions

par Bruno Furieri

Thèse de doctorat en M?canique. Energ?tique, mat?riaux

Sous la direction de Jean-Luc Harion et de Jane Meri Santos.


  • Résumé

    L??rosion ?olienne des mati?res granulaires (minerais, charbons,. . . ) est un des facteurs influen?ant grandement la qualit? de l?air dans l?environnement proche de nombreux sites industriels. L?objectif principal de ce travail est l?am?lioration des m?thodologies de quantification des ?missions des sources diffuses, notamment ? partir d?une meilleure prise en compte de l?exposition ?olienne des sources que sont les tas de stockage et des r?partitions granulom?triques des mati?res pr?sentes sur les sites de stockage. Les observations sur sites industriels montrent que les r?gions proches des tas de stockage de mati?res granulaires sont charg?es de particules de granulom?tries plut?t fines. Celles-ci sont susceptibles d??tre remises en suspension par les structures tourbillonnaires g?n?r?es par le vent incident. Ainsi, ces zones d?envol potentiel ont fait l?objet d?analyses afin de quantifier leur contribution aux ?missions globales. Une technique de visualisation d??coulement pari?tal, associ?e ? des simulations num?riques tridimensionnelles, ont ?t? mises en oeuvre pour mieux comprendre ces structures de l??coulement. Les mati?res granulaires sont un m?lange de particules ?rodibles et non-?rodibles. Le caract?re ?rodible ?tant li? aux propri?t?s des particules (principalement granulom?trie et masse volumique), ainsi qu?? la vitesse du vent incident. Dans ce cadre, deux types d??tudes ont ?t? men?es: des essais exp?rimentaux d?envol de particules dans une soufflerie et des simulations num?riques tridimensionnelles avec un logiciel open-source de m?canique des fluides (Code_Saturne). Une technique originale a ainsi ?t? d?velopp?e pour quantifier, par une pes?e en continue, l?influence des particules non-?rodibles sur le flux massique envol?. En parall?le, le comportement des particules sur la surface est analys? ? l?aide de clich?s photographiques. L?analyse de l?effet des particules non-?rodibles au niveau local est r?alis?e gr?ce ? des simulations num?riques pour des configurations polydispers?es. Les r?sultats pr?sent?s dans ce m?moire constituent de premiers ?l?ments pouvant possiblement contribuer ? l?am?lioration des mod?les actuels de quantification des ?missions de particules par une meilleure int?gration et pris en compte de la pr?sence de particules non-?rodibles pour les mati?res pr?sentant de larges spectres granulom?triques.


  • Résumé

    Wind erosion of granular materials (ores, coal, ...) is one of the factors that greatly influence the quality of the air in the immediate vicinity of many industrial sites. The main objective of this work is the improvement of methodologies for quantifying emissions from diffuse sources. It may be carried out by a better consideration of wind exposure on the sources (storage piles) and larger size distributions of granular materials present at the storage sites. Observations show that areas near storage piles of granular materials on industrial sites are loaded with silt particles. These particles may be re-emitted by vortex structures. Thus, these areas of potential particles take-off were analyzed to quantify their contribution to global emissions. A wall flow visualization technique associated with three-dimensional numerical simulations have been implemented. Granular material is a mixture of erodible and non-erodible particle. The erodible character may be associated to particle properties (mainly size and density), as well as the ambient wind speed. In this context, two types of studies were conducted: experimental tests of particles take-off in a wind-tunnel and numerical simulations with a three-dimensional open-source fluid dynamics code (Code_Saturne). An original technique has been developed to quantify, by a continuous weighing, the influence of non-erodible particles of the mass flow. In parallel, the behaviour of particles on the surface is analyzed using photographs. The analysis of the effect of nonerodible particles at local level is achieved through numerical simulations for poly-dispersed configurations. The results presented in this thesis are the first elements that can potentially contribute to the improvement of current models of quantification of particulate emissions through a better integration of the presence of non-erodible particles for materials with large particle size spectra.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Valenciennes- Bib électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.