Thèse soutenue

Etude microfluidique du colmatage d'un milieu poreux modèle par un écoulement de suspension
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Auteur / Autrice : Youness Soumane
Direction : Hugues BodiguelAntoine Naillon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides, procédés, énergétique
Date : Soutenance le 17/12/2021
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire rhéologie et procédés (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Laurent Oxarango
Examinateurs / Examinatrices : Gwennou Coupier, Emelie Dressaire
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Coussot, Patrice Bacchin

Mots clés

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Résumé

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Lorsque des suspensions de particules solides s'écoulent dans un milieu poreux, elles peuvent s'accumuler dans certaines régions de l'écoulement, former des bouchons et conduire à du colmatage. Ce problème, influe négativement sur plusieurs applications vu qu'il réduit la perméabilité des milieux. À cause de son caractère assez complexe, la plupart des études récentes s’intéressent à l’échelle du pore à travers des modèles de pores et des structures imitant un support poreux tels que des simples constrictions.Pour ce projet, nous avons essayé de décrire et de comprendre ce phénomène à une échelle plus large ( échelle du milieu poreux). Pour ce faire nous avons choisi une approche du type micromodèle dans le cadre de laquelle des milieux poreux modèles à deux dimensions sont fabriqués en utilisant des techniques microfluidiques. Grâce à des observations directes et à de l'analyse d'image, nous avons pu suivre les trajectoires des fluides, définir différents régimes de colmatage qui varient suivant les conditions et les paramètres d'injection typiquement le débit d'injection, la taille et la fraction massique des particules. Dans une deuxième phase du projet, nous avons étudié une stratégie pour limiter ou retarder l'accumulation de particules, qui consiste à perturber l'écoulement en appliquant des signaux périodiques de pression, et évaluer l'effet de la variation des caractéristiques de ces signaux (fréquence, amplitude) sur les différents régimes de colmatage observés. L'objectif de la thèse est de voir à quel point les mécanismes de colmatage connus à l'échelle du pore peuvent-ils s'étendre à une échelle plus large . Dans notre cas on s'est limité aux mécanismes géométriques (pontage et filtration) qui ne font pas intervenir les interactions particule/particule ou particule/paroi. Et nous avons essayé d'étudier, grâce à des suspension bidisperses, comment est ce que la présence d'une quantité trop faible (<1%) de particules de taille équivalent à la taille d'un pore peut changer totalement le régime de colmatage.