Thèse soutenue

La géométrie aléatoire pour la caractérisation de populations denses de particules : application aux écoulements diphasiques.
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Auteur / Autrice : Mathieu De langlard
Direction : Johan DebayleSophie Charton
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Image, Vision, Signal
Date : Soutenance le 10/01/2019
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
Laboratoire : SPIN-ENSMSE - Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels / SPIN-ENSMSE
Jury : Président / Présidente : David Dereudre
Examinateurs / Examinatrices : Sophie Charton, David Dereudre, Etienne Decencière, Maxime Moreaud, Katja Schladitz, Fabrice Lamadie
Rapporteurs / Rapporteuses : David Dereudre, Etienne Decencière

Résumé

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Cette thèse a pour objectif le développement d’une nouvelle approche de modélisation géométrique 3D d’écoulements diphasiques à partir d’images 2D de projections orthogonales, afin de caractériser les systèmes de particules. L’étude porte sur des particules (ici des gouttelettes ou des bulles) de forme sphérique et ellipsoïdale. Parmi les méthodes existantes pour traiter des images 2D obtenues par projection d’un système de particules 3D, celles de reconnaissance de forme et de segmentation sont les plus utilisées. Cependant, ce type d’approche présente de fortes limitations. Pour pallier ces problèmes, un modèle géométrique aléatoire 3D (processus ponctuel marqué) est proposé. Dans le but d’ajuster le modèle aux données observées, une optimisation numérique est réalisée. Les performances de cette méthode sont évaluées via des simulations numériques d’images 2D issues de projections de particules sphériques et ellipsoïdales de géométrie connue. Les résultats montrent une bonne estimation de la morphologie 3D des particules. Une validation expérimentale est également réalisée sur un écoulement diphasique contrôlé composé d’un mélange, connu, de billes de PMMA de différentes tailles. Finalement, dans le but de caractériser des écoulements classiquement rencontrés en mécanique des fluides, l’approche est appliquée à un écoulement gaz/liquide avec différents débits de gaz. Ce travail de thèse montre l’intérêt de la modélisation géométrique aléatoire pour la caractérisation d’écoulements diphasiques et ouvre de larges perspectives sur l’étude de modèles plus flexibles permettant de contrôler des interactions (attractions/répulsions) entre particules.