PDF (Intro, Chapitre 1, 2) - Les thÃ¨ses en ligne de l'INP - Institut ...

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Fig. 1 – Schéma d’une ligne d’admission d’air pour l’automobile.Le moyen de filtration le plus communément utilisé est un filtre en matériau fibreux en raisonde son faible coût, de la simplicité de sa mise en œuvre et de sa grande capacité à capturer lesparticules. Un médium fibreux peut être caractérisé par :– Sa chute de pression à débit donné– Sa capacité qui est la masse de particules capturées lors du processus de filtration pourune chute de pression supplémentaire donnée.– Sa pénétration qui se définie comme le ratio de la concentration aval par la concentrationamont. Celle-ci évolue avec le colmatage.En raison de l’encombrement réduit dans le moteur, le médium fibreux utilisé pour la filtrationest généralement plissé. Le plissage permet d’augmenter la surface de filtration. L’objectifest d’augmenter la capacité du filtre et de réduire aussi la chute de pression qu’il occasionne.Objectif de la thèseNotre objectif est de développer un outil de calcul numérique permettant de prédire le processusde filtration d’air à travers un média fibreux plissé. Cet outil d’aide à la conception estdéveloppé afin de réduire le temps de conception du filtre et notamment le nombre d’essais. Untrop grand nombre d’essais a pour conséquence une perte de temps, d’argent et également unemobilisation humaine importante.Nous avons souhaité une approche multi-échelle de ce problème, comme cela est illustrépar la figure 2. Nous pouvons distinguer quatre échelles. La première est celle de la fibre etdes particules. A cette échelle, l’objectif est principalement de déterminer les mécanismes dexv
Introductioncaptures des particules dans le réseau de fibres et au sein du dépôt en surface. La seconde échelleest celle du milieu poreux. L’objectif principal est ici de calculer la perméabilité, sans colmatage,en fonction du diamètre des fibres, de leur orientation ainsi que de la porosité. Pour la troisièmeéchelle, celle du pli, l’objectif est de déterminer l’écoulement au sein des plis. Enfin, la quatrièmeéchelle est celle du filtre complet qui n’est pas abordée dans ce document.Fig. 2 – Représentation multi-échelle du problème de la filtrationIdéalement, à une échelle donnée, les équations de transport sont moyennées, à l’aide del’opérateur adéquat afin d’obtenir le modèle décrivant le phénomène à une échelle supérieure.Cette méthode a déjà été utilisée avec succès pour des problèmes de filtration [98, 8] mais pourune situation plus simple que celle étudiée dans ce travail. Dans notre cas, le passage d’une échelleà une autre ne peut s’effectuer mathématiquement en raison de la complex ité des mécanismesde capture à l’intérieur et à la surface du milieu poreux. En particulier, nous nous appuyons surun modèle phénoménologique empirique à l’échelle du médium plan.Le document est organisé en deux parties principales. La première partie est dédiée l’hydrodynamiquedu filtre propre. Cette étape est essentielle pour pouvoir modéliser le colmatagedu médium plissé de façon performante. La seconde partie concerne la phase de colmatage desmédia plans et plissés.Dans la première partie, nous étudierons tout d’abord le médium fibreux, chapitre 1. L’objectifest d’obtenir un modèle qui permette de déterminer la chute de pression due au médiumplan pour les matériaux fibreux utilisés. Pour cela nous réaliserons une comparaison entre nosrésultats expérimentaux à différents modèles proposés dans la littérature.Le second chapitre est consacré à l’étude de l’écoulement à l’échelle du pli. L’objectif, àcette échelle, est la mise en place d’un modèle semi-analytique qui permette de déterminerl’écoulement dans un pli. En particulier, celui-ci doit pouvoir permettre de déterminer localementla vitesse de filtration le long du pli. Pour cela, nous nous appuyons sur des travaux concernantles écoulements dans des canaux avec des parois poreuses [119, 120, 132] ainsi que des étudesprécédentes [7, 98] dont nous reprenons la démarche générale mais que nous étendons au casdes conditions particulières propres à la filtration d’air (caractérisées par des effets d’inertienettement plus marqués dans les plis).La seconde partie de ce manuscrit est consacrée au colmatage. Nous étudions, dans le premierchapitre, le colmatage d’un médium plan afin d’obtenir un modèle de colmatage que nousxvi
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Chapitre 2Échelle du pliSommaire2.
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2.5. Conclusion sur l’étude de l
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2.5. Conclusion sur l’étude de l
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Lirela seconde partiede la thèse
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