Etude du transport réactif de particules en silice en suspension en milieux poreux saturé : approche expérimentale et modélisation

par Zyed Mesticou

Thèse de doctorat en Mécanique et ingénierie

Sous la direction de Philippe Dubujet et de Mariem Kacem.


  • Résumé

    Suspended particles transport through a saturated porous medium is an important research topic in several sectors related to the environment or industrial problems. The purpose of this thesis is to characterize deposition and release mechanisms in the case of the transport of silt micro particles (silica) flow through saturated sand. The influence of ionic strengh and the flow velocity are studied. The approach is first expérimental. In this context, laboratory column experiments are performed. The results show clearly the presence of both physicochemical and mechanical retention mechanisms. It is show that the suspension ionic strength increase results in increaded deposition rate. This is consistent with the DLVO theory. In addition, the deposit is marked by a gradual saturation of physicochemical and mechanical retention sites. The esperiments show also that the release phenomenon arises not only from the variation of the hydraulic speed but also from the ionic strength value and expecially of this variation. In this framework, experiments show clearly the presence of a clogging front. The latter moves in the flow direction with a rate proportional to the ionic strength and the flow velocity. The study shows that the clogging increases with the ionic strength. It is more pronounced at low speeds. In a second approach, a multiphasic model is developed to simulate the suspension particle transport under the influence of the ionic strength and the flow velocity. The two effects are coupled. Thus, the deposition and release kinetics are proposed to model these two phenomena. These kinetics are expressed as a function of the suspension flow rate and salinity in accordance with experimental results. The proposed model is validated with experimental tests. It reproducesin a realistic way the transport dynamics of the micro particles in suspension under the influence of ionic strength and flow velocity variations.

  • Titre traduit

    3D Finite element simulation of TIG Weld Pool


  • Résumé

    Le transport de particules en suspension à travers un milieu poreux saturé constitue un domaine de recherche important dans des différents secteurs environnementaux et industriels. L'objet de ce travail de thèse est de caractériser les mécanismes de dépôt et de relargage dans le cas du transport de microparticules limoneuses (silice) en écoulement à travers un sable saturé. L'influence de la force ionique et de la vitesse d'écoulement sont étudiées/ L'approche est d'abord expérimentale. Dans ce cadre, des expérimentations en colonne de laboratoire sont effectuées. Les résultats obtenus mettent clairement en évidence la présence des deux mécanismes de rétention physicochimiques et mécaniques pour ce type d'écoulement. Il est montré que l'augmentation de la force ionique de la suspension entraîne l'accroissement du taux de dépôt. Ceci est conforme à la théorie d'interaction DLVO. De plus, le dépôt est marqué par une saturation progressive des sites de rétention mécaniques et physicochimiques. Cette approche montre également que le phénomène de relargage résulte non seulement de la variation de la vitesse hydraulique, mais aussi de la valeur de la force ionique et surtout de sa variation. Les expérimentations montrent la présence d'un front de colmatage. Ce dernier se déplace dans la direction de l'écoulement avec une vitesse proportionnelle à la force ionique et au débit d'écoulement. L'étude montre également que le colmatage augmente avec la force ionique. Il est plus prononcé pour de faibles vitesses. Dans une seconde approche, un modèle multiphasique est développé afin de simuler le transport des particules en suspension sous l'influence de la force ionique et de la vitesse d'écoulement. Des cinétiques de dépôt et de relargage sont proposés. Elles sont exprimées en fonction de la vitesse d'écoulement et de la salinité de la suspension, conformément aux résultats expérimentaux obtenus et analysés dans ce travail. Le modèle proposé est validé sur les essais expérimentaux réalisés. Il reproduit de façon réaliste la dynamique de transport des microparticules en suspension sous l'influence de variations de la force ionique et de la vitesse d'écoulement.

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  • Détails : 1 vol. (IX-236 p.)
  • Annexes : Bibliogr., index

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : (043.2) MES
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