Lien entre la microstructure des matériaux poreux et leur perméabilité : mise en évidence des paramètres géométriques et topologiques influant sur les propriétés de transport par analyses d’images microtomographiques

Link between the microstructure of porous materials and their permeability

• Auteur / Autrice : Erwan Patrick Yann Plougonven
• Direction : Dominique Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 06/10/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Mario Maglione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Bernard, Michel Couprie, Christian Germain, Daniela Lavric
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter D. Lee, Jean-Michel Missiaen

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux poreux

Microtomographie

Décomposition en pores

Squelettisation

Ligne de partage des eaux

Perméabilité

Porous materials

Microtomography

Pores decomposition

Skeletonization

Water divide

Permeability

Résumé

Ce travail a pour but de concevoir des outils d'analyse d'image 3D de matériaux poreux, obtenues par microtomographie à rayons X, afin de caractériser géométriquement la structure micronique des pores et de mettre en évidence le lien entre microgéométrie et propriétés de transport macroscopiques. Partant d'une image segmentée, une séquence complète de traitements (filtrage d'artefacts, squelettisation, LPE, etc.) est proposée pour positionner et délimiter les pores. Une comparaison aux techniques existantes est faite, et une méthodologie qualifiant la robustesse des procédures est présentée. Cette décomposition est utilisée, premièrement pour extraire des descripteurs géométriques de la microstructure porale qui sont examinés en rapport avec la perméabilité intrinsèque ; deuxièmement pour aider à la construction d’un réseau de pores permettant d’effectuer des simulations numériques.

The objective of this work is to develop 3D image analysis tools to study the micronic pore structure of porous materials, obtained by X-ray microtomography, and study the relation between microgeometry and macroscopic transport properties. From a binarised image of the pore space, a complete sequence of processing (artefact filtration, skeletonisation, watershed, etc. ) is proposed for positioning and delimiting the pores. A comparison with available methods is performed, and a methodology to qualify the robustness of these processes is presented. The decomposition is used, firstly for extracting geometric parameters of the porous microstructure and studying the relation with intrinsic permeability; secondly to produce a simplified pore network on which to perform numerical simulations.