MIPO : Transferts en milieux poreux

Objectifs

1 Hydrostatique et transport à l'échelle des pores individuels

Objectifs :  Au terme de ce cours, vous devriez être capable de:

- expliquer les effets de surface sur l'hydrostatique à petite échelle

- démontrer les principales relations liées à la tension superficielle (Young, Jurin, Laplace)

- résumer les principaux transferts couplés à travers un pore individuel (électro-osmose, diffusio-osmose, ...)

- adapter les notions précédentes pour résoudre un phénomène de transport couplé inconnu

2 Mise à l'échelle des milieux poreux

Objectifs : Au terme de ce cours, vous devriez être capable de:

- décrire des milieux poreux naturels et artificiels

- définir le nombre de Knudsen

- définir et expliquer les propriétés principales d'un milieu poreux (porosité, tortuosité, saturation)

- expliquer le Volume Elémentaire Representatif

- résumer les différentes méthodes de montée d'échelle dans les milieux poreux

- calculer la moyenne spatiale d'un champ scalaire dans un milieu poreux

3 Transport hydrodynamique en milieu poreux

Objectifs : Au terme de ce cours, vous devriez être capable de:

- donner et interpréter la loi de Darcy

- calculer une estimation de la perméabilité d'un support poreux

- citer des méthodes expérimentales pour mesurer la perméabilité

- définir l'effet Klinkenberg

- appliquer la loi de Darcy sans négliger l’inertie (loi d’Ergün)

- choisir la bonne approche pour évaluer le transport hydrodynamique dans un milieu poreux

4 Diffusion et dispersion dans un milieu poreux 

Objectifs : Au terme de ce cours, vous devriez être capable de:

- nommer les différents types de mécanismes de dispersion dans un milieu poreux

- écrire et appliquer la loi de Fick

- démontrer la dispersion de Taylor dans un cylindre

- décrire le phénomène de diffusion en milieu poreux

- écrire et interpréter l'équation advection-dispersion

- citer et décrire quelques applications de la dispersion en milieu poreux

5 Transfert thermique dans un support poreux

Objectifs : Au terme de ces conférences, vous devriez être capable de: - citer et décrire les trois mécanismes de transfert thermique en milieu poreux

- résumer le modèle de transfert thermique par conduction

- interpréter différents modèles de conductivité équivalente

- différencier convection naturelle et convection forcée

- résumer le modèle de transfert thermique par convection

- définir les nombres de Rayleigh et Nusselt dans un milieu poreux

Description

Le but de ce cours est de présenter certains aspects du transport dans les milieux poreux de l’échelle des pores à l'échelle du milieu poreux. À l’échelle des pores, l'hydrostatique à petite échelle sera présentée, puis les effets électrocinétiques. dus à la charge de surface des parois seront décrits. Ensuite, un aperçu de la description des milieux poreux et de leur propriétés sera proposé, suivi des méthodes de d'homogénéisation permettant de traduire les équations de transport local en équations macroscopiques à l'échelle du milieu poreux. La première application sera le transport hydrodynamique à travers un milieu poreux avec la démonstration de la loi de Darcy. Les cours suivants porteront sur la dispersion et la diffusion dans les milieux poreux, aussi bien pour le transport de particules ou moléculaire que pour le transfert de chaleur. Ce cours sera divisé en cinq parties avec des objectifs spécifiques répartis sur onze séances de 1h45.

Pré-requis nécessaires

Pour suivre ce cours, il est indispensable de connaître quelques notions de base en physique, en hydrostatique. et hydrodynamique. Les notions suivantes doivent être maitrisées:

- hydrodynamique à faible nombre de Reynolds (loi de Poiseuille en particulier)

- façon de faire des soldes locaux et intégraux

- diffusion isotrope de particules dans un fluide (mouvement brownien)

- diffusion thermique en milieu homogène