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Dynamique des flux complexes dans les milieux poreux

Des chercheurs ont développé des modèles précis des phénomènes de flux complexes qui sont importants dans un certain nombre de domaines liés à l'environnement et à l'énergie.
Dynamique des flux complexes dans les milieux poreux
L'eau qui s'écoule dans un aqueduc est un phénomène de transport relativement simple qui est bien décrit par des équations mathématiques et des lois physiques. La détermination de modèles de systèmes précis pour les phénomènes de flux complexes de substances qui se trouvent à l'état de plusieurs phases et qui passent au travers de matériaux poreux est une tâche très complexe. Cependant, c'est une question d'importance critique pour des applications aussi variées que l'assainissement des sols, la récupération du pétrole ou la séquestration du dioxyde de carbone (CO2).

Des scientifiques ont lancé le projet REAL PORE FLOWS, financé par l'UE, pour développer des modèles des phénomènes de transport à l'échelle du pore pour deux cas de figure. Les chercheurs ont étudié l'évaporation isotherme des hydrocarbures volatils (composés organiques volatils ou COV) à partir de milieux poreux, ainsi que la dynamique des flux non miscibles des liquides en phase non aqueuse (LPNA). On trouve les COV dans le gaz naturel et le pétrole brut, tandis que les LPNA sont des polluants courants de l'eau.

Une description précise de l'évaporation isotherme des COV pendant le séchage doit prendre en compte plusieurs facteurs, dont des schémas de répartition en phase liquide et gazeuse en vrac, ainsi que les films liquides qui se forment sur les murs des pores alors que la phase gazeuse en vrac passe. Des observations et des mesures expérimentales ont permis aux scientifiques de représenter trois régions distinctes d'espace de séchage. Cela a abouti à un modèle de réseau de pores prenant en compte tous les mécanismes principaux de transport au sein du médium poreux, y compris la diffusion à travers la surface extérieure.

Dans le cas des LPNA, les scientifiques ont développé un modèle de déplacement non miscible (mouvement simultané de l'autre liquide et de l'eau) à travers un milieu poreux. Le LPNA est modélisé sous formes de gouttes s'écoulant sous l'action combinée de forces capillaires, visqueuses et de gravité. Sous différentes conditions, le processus est régi par l'union et la séparation de gouttes. Les chercheurs ont identifié trois régimes de flux et le modèle correspondant a montré une bonne concordance avec les récents travaux expérimentaux et théoriques.

Le projet REAL PORE FLOWS a permis d'élaborer des modèles complexes et précis d'échelle moyenne du flux de liquides non miscibles dans des milieux poreux. Cela a une importante directe pour un certain nombre d'applications dans le domaine de l'environnement et de l'énergie. Des descriptions détaillées devraient permettre de résoudre des problèmes et des enjeux importants dans de nombreux domaines.

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