Modelling the flow of power-law fluids through anisotropic fibrous media

par Zakaria Idris

Thèse de doctorat en Mécanique, géomécanique et matériaux

Soutenue en 2006

à Grenoble INPG , dans le cadre de Ecole doctorale Mécanique et énergétique (Grenoble) , en partenariat avec Sols, solides, structures - risques (Grenoble) (laboratoire) et de Laboratoire de génie des procédés papetiers (Grenoble) (laboratoire) .


  • Résumé

    L'écoulement de fluide purement visqueux non- Newtoniens en milieux poreux anisotropes a été étudié en utilisant la méthode d'homogénéisation des structures périodiques. Ce processus prouve que le gradient macroscopique de pression est également une loi puissance du champ de vitesse. Les résultats expérimentale, théorique et numérique de l'écoulement d'un fluide visqueux incompressible en loi puissance au travers de milieux fibreux sont présentés. Pour déterminer la structure complète de la loi macroscopique d'écoulement, des simulations numériques sont effectuées sur le volume élémentaire représentatif de milieux poreux. Dans ce travail, ceci a été réalisé sur des microstructures simples. On constate que les modèles macroscopiques d'écoulement déjà proposés dans la littérature échouent de reproduire les données numériques. En conséquence, on a proposé une méthode pour construire la loi macroscopique d'écoulement en utilisant la théorie de représentation des fonctions tensorielles ainsi les surfaces d' iso-dissipation mécaniques macroscopiques déduites de l'écoulement du fluide.

  • Titre traduit

    Ecoulement des fluides en loi puissance en milieux fibreux anisotropes


  • Résumé

    The flow of power-Iaw fluids through fibrous media at low-pore Reynolds number is investigated using the homogenization method for periodic structures with multiple scale expansions. This upscaling process shows that the macroscopic pressure gradient is also a power-Iaw of the volume averaged velo city field. Experimental, numerical and theoretical results are presented. To determine the complete structure of the macroscopic flow law, numerical simulations have to be performed on representative elementary volume of porous media. Ln this work, this has been achieved on 2D periodic arrays of paralle1 fibers with elliptical cross section of different aspect ratios. It is found that macroscopic flow models aIready proposed in the literature fail in reproducing numerical data within the whole volume fractions of fibers and aspect ratios ranges. Consequently, a novel methodology is proposed to establish the macroscopic tensorial seepage law within the framework of the theory of anisotropic tensor functions and using mechanical iso-dissipation curves.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XX-198 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-198

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0080
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/INPG/0080/D
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