Hdr Année : 2025

Modélisation multi-physique des transferts en milieu poreux à différentes échelles

Anne-Julie Tinet

Résumé

The challenges of transition, whether in terms of water and soil quality, i.e. sites contaminated with NAPLs (non-aqueous phase liquids), geological storage of radioactive waste, or issues related to CO2 sequestration or the impacts of climate change, require an advanced understanding of strongly coupled mechanisms. My work focuses more specifically on coupled multiphase phenomena (e.g. water-gas, water-NAPL-air) and multiphysics phenomena (mainly reactive transport). My research activities therefore concentrate on both the application of Digital Rock Physics to complex porous media (e.g. nanoporous media, reactive media). The IMAGE & COMPUTE approach is therefore applied, with a strong focus on the small scale (pore network scale, from nanopores to digitations, depending on the issue). Finally, the question of scale change (SCALE) is raised, allowing for continuity of studies from the small scale to the site scale. The work presented, following a state-of-the-art review focusing on the Lattice Boltzmann method, which is at the heart of my work, highlights the IMAGE stage, applied to reactive media, the COMPUTE stage, applied to nanoporous media, and the SCALE stage, applied to the study of the source area of contaminated sites and soils. Finally, a perspective, in particular on the potential contributions of Artificial Intelligence, is developed.

Les enjeux de la transition, qu’il s’agisse de la qualité des eaux et des sols, donc les sites contaminés aux NAPL (liquides en phase non aqueuse), du stockage géologique de déchets radioactifs mais aussi de problématiques pouvant être liées à la séquestration du CO2 ou encore aux impacts du changement climatique, nécessitent une compréhension avancée de mécanismes fortement couplés. Mes travaux concernent plus particulièrement sur les phénomènes couplés multi-phasiques (eau-gaz, eau-NAPL-air par exemple) et multiphysiques (transport réactif principalement). Mes activités de recherches se concentrent donc à la fois sur l’application de la Digital Rock Physics à des milieux poreux complexes (e.g. milieux nanoporeux, milieux réactifs). L’application de l’approche IMAGE & COMPUTE est donc faite, avec un focus marqué sur la petite échelle (échelle du réseau de pores, des nanopores aux digitations, selon la problématique). La question du changement d’échelle (SCALE) permettant une continuité des études depuis la petite échelle à l’échelle des sites est enfin posée. Les travaux présentés, après un état de l’art se concentrant sur la méthode Lattice Boltzmann, au cœur de mes travaux, mettent donc en valeur les étapes IMAGE, appliquée aux milieux réactifs, COMPUTE, appliquée aux milieux nanoporeux, et SCALE, appliquée à l’étude de la zone source des sites et sols contaminés. Enfin, une perspective, en particulier sur les apports potentiels de l’Intelligence Artificielle, est développée.

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Anne-Julie Tinet. Modélisation multi-physique des transferts en milieu poreux à différentes échelles. Sciences de la Terre. Université de Lorraine, 2025. ⟨tel-05403849⟩
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