Numerical study for dynamics of coupled transfers in a porous medium
Etude numérique de la dynamique des transferts couplés au sein d'un milieu poreux
Résumé
This thesis is a development of numerical methods for solving differential equations of balance sheets and optimization settings applied to problems of simultaneous transfers of mass and / or heat in a porous medium such as natural wood materiel. Based on the overview of numerical methods for solving differential equations, and partial differential equations for n parameters optimization, some of these methods are developed for two physical and chemical processes and examined for different practical experiments carried out in LERMAB laboratory. The first application focuses on the dynamics of isothermal transfer of water during the wood frying in the hygroscopic field. In this case the proposed modeling can show that for certain wood species, diffusionnels transfers of water in the gas phase and adsorbed phase are not necessarily realized under conditions where thermodynamic equilibrium between the two phases is provided. The second application focuses on modeling the slow pyrolysis of wood spices heated by conduction between two plates which temperatures varies between 150 ° C and 240 ° C. The curves giving the temperature in the heightened and the loss of mass are well represented by the proposed kinetic and transfer models. However, this application allows highlighting the limits of optimization methods in the presence of a large number of parameters to determine some of them are coupled.
Le mémoire constitue un développement de méthodes numériques de résolution d'équations différentielles de bilans et d'optimisation de paramètres appliqué à des problèmes de transferts simultanés de matière et / ou de chaleur au sein d'un milieu poreux naturel, le bois. En dehors d'une présentation générale des méthodes numériques de résolution d'équations différentielles, d'équations aux dérivées partielles et d'optimisation à n paramètres, certaines de ces méthodes sont développées au niveau de deux procédés physico-chimiques étudiés expérimentalement au sein du LERMAB. La première application porte sur la dynamique du transfert isotherme de l'eau lors du séchage du bois dans son domaine hygroscopique. Les modélisations envisagées permettent de montrer que pour certaines essences de bois, les transferts diffusionnels de l'eau en phase gazeuse et en phase adsorbée ne se font pas nécessairement dans des conditions où l'équilibre thermodynamique entre les deux phases est assuré. La deuxième application porte sur la modélisation de la pyrolyse douce d'avivés du bois chauffés par conduction entre deux plaques dont les températures varient entre 150°C et 240°C. Les courbes donnant la température au sein de l'avivé et la perte de masse sont bien représentées à l'aide des modèles cinétiques et de transfert proposés. Toutefois cette application permet de mettre en évidence les limites des méthodes d'optimisation en présence d'un nombre élevé de paramètres à déterminer dont certains sont couplés.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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