Modélisation et simulations numériques des écoulements gazeux dans des milieux micro-poreux anisothermes

par Samy Ramdane

Projet de thèse en Mécanique des fluides

Sous la direction de Eric Chenier.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle (laboratoire) et de Equipe Transferts de Chaleur et de Matière (TCM) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Ce travail de thèse a pour objectif d'identifier les propriétés macroscopiques d'un milieu poreux anisotherme constitué de pores de taille micrométrique et rempli de gaz en s'appuyant sur des simulations des écoulements et des transferts de chaleur dans des Volumes Elémentaires Représentatifs à l'échelle des pores. Lorsque la dimension des pores est très petite, il apparaît un glissement hydrodynamique et un saut de température entre le fluide et la matrice poreuse. La présence d'un gradient thermique le long des interfaces gaz/solide produit également un phénomène de pompage thermique local dirigé dans le sens des températures croissantes. Enfin, l'écoulement d'un gaz dans des systèmes de très faible taille engendre des effets de compressibilité et de dissipation visqueuse qui ne peuvent plus être négligés. Les simulations à l'échelle du pore seront réalisées avec un code de calcul développé au sein du laboratoire et particulièrement bien adapté aux calculs des écoulements et transferts d'énergie dans des régimes stationnaires. Des techniques d'homogénéisation et de prise de moyenne seront mises en œuvre sur les résultats numériques pour identifier les propriétés macroscopiques des milieux poreux.

  • Titre traduit

    Modeling and numerical simulations of gas flow in micro-porous media anisothermal


  • Résumé

    This work aims to identify the macroscopic properties of a non-isotherm porous media made up of micrometric pores filled with gas. When the size of the pores is small enough, it appears a hydrodynamic slip and a temperature jump between the fluid and the solid matrix. The presence of a thermal gradient along the gas/solid interfaces also produces a thermal creep directed towards the increasing temperatures. Lastly, compressibility effects and viscous dissipation cannot be neglected any more. The fluid flow and heat transfer will be numerically computed in a Representative Elementary Volume using the Finite Volume method. Simulations will be carried out with a code developed within the laboratory and particularly adapted for the calculations of flows and heat transfers at the steady state. Techniques of homogenization or averaging will be implemented on the numerical results to identify the macroscopic properties of the porous media.