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Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

  • mémoire


N° d'ordre :……………… THESE présentée pour obtenir LE TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale : Institut National Polytechnique de Toulouse Spécialité : Dynamique des fluides Par Mme. DORRA Hammami Gassara Simulation de la formation d'un dépôt de particules en microfiltration : effets des conditions hydrodynamiques et des interactions physicochimiques sur la morphologie et la perméabilité apparente du dépôt Soutenue le 17/12/2007 devant le jury composé de : M. Foued Elhalouani Président M. Philippe Schmitz Directeur de thèse M. Abdel-moneim Ayadi Directeur de thèse M. Mounir Baccar Rapporteur Mme Rachida Bouhlila Rapporteur Mme Christine Laforgue Rapporteur M. Marc Prat Membre

  • modelisation numerique de la formation du depot

  • electromécaniques de l'enis

  • force hydrodynamique

  • trajectoire de la particule

  • institut national des sciences appliquées de toulouse

  • dépôt de particules en microfiltration


Sujets

Informations

Publié par
Publié le 01 décembre 2007
Nombre de lectures 57
Langue Français
Poids de l'ouvrage 4 Mo

Extrait


N° d’ordre :………………








THESE


présentée

pour obtenir

LE TITRE DE DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE



École doctorale : Institut National Polytechnique de Toulouse

Spécialité : Dynamique des fluides



Par Mme. DORRA Hammami Gassara



Simulation de la formation d'un dépôt de
particules en microfiltration : effets
des conditions hydrodynamiques et des
interactions physicochimiques sur la
morphologie et la perméabilité apparente
du dépôt


Soutenue le 17/12/2007 devant le jury composé de :


M. Foued Elhalouani Président
M. Philippe Schmitz Directeur de thèse

M. Abdel-moneim Ayadi hèse
M. Mounir Baccar Rapporteur
Mme Rachida Bouhlila
Mme Christine Laforgue Rapporteur
M. Marc Prat Membre Àmes parents.
Àmes s œurset mesfrères.
Àtoute mafamille.
Àmes beaux-parents.
Amon beau frèreet sa famille
Àmon mari.
Ama trèschère petiteMayssa
Àla mémoirede mesgrands parents.Remerciements
Les travaux qui font l’objet de ce mémoire se sont déroulés au Laboratoire de
Radio-Analyses et Environnement de l’ENIS, en collaboration avec le Groupe
d’Etude sur les Milieux Poreux de l’Institut de Mécanique des Fluides de
Toulouse et avec l’équipe « Biofilm, bioréacteur, bioséparations » du Laboratoire
de Biotechnologie et Bioprocédés de Toulouse.
Au terme d’un travail infiniment enrichissant, je tiens à remercier Monsieur
Abdel-moneim AYADI, Professeur à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax,
directeur de cette thèse, à l’initiative de ce projet innovant et ambitieux, pour
m’avoir proposée d’en prendre la charge, m’avoir laissée une autonomie complète,
m’avoir fait confiance et m’avoir aidée.
J’adresse mes plus vifs remerciements à Monsieur Philippe SCHMITZ,
Professeur à l’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, directeur
de cette thèse, pour l’intérêt qu’il a porté à mon travail ainsi que pour ses
commentaires constructifs qui m’ont aidée à améliorer la qualité de ce travail.
J’adresse ma profonde reconnaissance à Monsieur Marc PRAT, responsable du
Groupe d’Etude sur les Milieux Poreux, pour son soutien précieux, pour son
étroite collaboration et pour tous les enrichissements qu’il a apportés à mon
travail.Mes remerciements vont également à Monsieur Mounir BACCAR, Madame
Rachida Bouhlila et Madame Christine Lafforgue, rapporteurs de cette thèse,
pour avoir accepté de consacrer une partie de leur temps à l’analyse de mon
travail.
J’adresse mes remerciements également à Monsieur Foued Elhalouani,
responsable de l’unité Physique et Mécanique des Matériaux de l’ENIS pour
son soutien moral.
Je remercie l’ensemble du personnel du Groupe d’Etude sur les Milieux Poreux,
avec une pensée particulière pour Franck NOEL, pour son aide et son amitié.
Je tiens à remercier l’ensemble des doctorants du laboratoire de Radio-Analyses
et Environnements qui font régner dans le laboratoire une ambiance à la fois
studieuse et conviviale.
J’adresse mes amitiés à mes compagnons du Laboratoire des Systèmes
Electromécaniques de l’ENIS : Moez, Ismail, Kaïs et Montasar.
Je souhaite aussi remercier toute ma famille pour m’avoir constamment soutenue
tout au long de ces années. Merci encore à ma s œ ur jumelle Sondes pour son
encouragement et pour son aide.
Enfin, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance en particulier à mon mari
Faiez que je ne pourrais jamais assez remercier pour m’avoir encouragée dans les
moments de désespoir, et pour avoir supporter de longues périodes de solitude
pendant la période de ma thèse.TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION…………………………………………………………………………....3
Chapitre 1. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE : Position du problème ................................ 10
1.1 Introduction ....................................................................................................................11
1.2 Présentation du système étudié......................................................11
Forces Physico-chimiques 12
Force hydrodynamique..................................................................................................... 16
Force de Gravité et d’Inertie............................ 16
Forces dues aux mouvements browniens......... 17
1.3 Revue de la littérature....18
1.4 Positionnement du problème ..........................................................................................22
1.5 Conclusion......................................................23
Bibliographie........................25
Chapitre 2. MODELISATION NUMERIQUE DE LA FORMATION DU DEPOT :
SANS SEPARATION D’ECHELLE .................................................................................... 28
2.1 Introduction ................................29
2.2 Ecoulement à proximité d’un pore.................30
2.3 Modélisation de la paroi filtrante...................34
2.4 Trajectoire de la particule ...............................................................................................37
2.4.1 Modèle..................................................... 40
2.4.2 Equations à résoudre 43
2.4.3 Méthode numérique................................. 45
2.5 Algorithme de formation de la couche de particules......................................................46
2.6 Conclusion................................................................50
Bibliographie........................52Table des matières 2
Chapitre 3. DENSITE DE PROBABILITE DE CAPTURE DE LA PREMIERE
PARTICULE DEPOSEE....................................................................................................... 55
3.1 Introduction....................56
3.2 Modèle de la paroi filtrante............................60
3.3 Densité de probabilité de capture de la première particule sur la paroi à partir de
positions initiales aléatoirement choisies .............................................................................60
3.3.1 Taille de pore fixée..................................61
3.3.2 Taille de pore variable.............................................................69
3.4 Densité de probabilité de capture de la première particule sur la paroi à partir de
positions initiales uniformément réparties ...........................................................................72
3.5 Conclusion......................................................77
Bibliographie........................................................................................78
Chapitre 4. SIMULATION DYNAMIQUE DE LA FORMATION DU DEPOT DE
PARTICULES SUR UNE SURFACE POREUSE.............................................................. 79
4.1 Introduction ....................................................................................80
4.2 Revue de littérature........................................80
4.2.1 Influence des caractéristiques physiques. 81
4.2.2 des physico-chimiques.................. 85
4.2.3 Formation du dépôt ................................................................. 86
4.3 Simulation dynamique de la formation du dépôt...........................87
4.4 Conclusion....................................................108
Bibliographie......................................................................................110
Chapitre 5. SENSIBILITE DU PROBLEME.................................................................... 112
5.1 Introduction ..................................................113
5.2 Sensibilité du domaine à pression imposée..113
5.2.1 Effets des conditions hydrodynamiques et physico-chimiques............................. 114
5.2.2 Effet de la taille de la particule.............................................................................. 123
5.3 Angles de capture des particules au cours d’une filtration...........125
5.3.1 Angles de capture au cours d’une filtration à pression imposée ........................... 126
5.3.2 de au cours à débit imposé .................................. 130
5.4 Conclusion....................................................................................................................135
Bibliographie......................136
CONCLUSION GENERALE……………………………….…………….…………….. 137INTRODUCTION GENERALEIntroduction générale 4
La filtration intervient dans de nombreuses applications industrielles. Que ce soit dans le
domaine automobile, aéronautique, dans le traitement des eaux ou l’agroalimentaire, l’emploi
de filtres est primordial pour obtenir des fluides propres. Parmi l’ensemble des procédés de
filtration existants, les procédés membranaires sont majoritaires. Ils sont basés sur l’uti

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