Le traitement de la convection naturelle s'écoulant au sein d'un cylindre poreux ouvert à ses extrémités est d'une difficulté avérée. Pour le cas du chauffage à température constante, l'écoulement est semblable à celui rencontré dans une plaque plane en milieu semi-infini où une couche limite se développe. Les résultats obtenus mettent en évidence, selon les paramètres géométriques et physiques en présence, deux types d'écoulements: un écoulement avec recirculation et un écoulement sans recirculation. La limite de l'obtention de l'une ou de l'autre situation obéit à une corrélation établie. Lorsque le chauffage périodique de la paroi du cylindre est considéré, l'analyse donne une équivalence entre les transferts pour les deux cas de chauffage, constant et modulé dans le temps, pour les faibles amplitudes adimensionnelles. Par contre, à des amplitudes relativement plus élevées, l'amélioration du transfert de chaleur moyen est directement proportionnelle aux valeurs du nombre de Rayleigh, et peut s'avérer très significative, allant jusqu'à des valeurs de l'ordre de 20%.

Dans cette thèse, on présente une étude des transferts couplés de masse et de chaleur dans le sol en dimension deux d'espace. Le modèle qui gouverne ces transferts est constitué par un système de deux équations à deux inconnues, H la pression de l'eau liquide et T la température du milieu poreux. La première équation de ce système est elliptique-parabolique et la seconde est parabolique de type convection-diffusion. On présente un résultat d'existence de solution du système avant de passer à l'étude numérique. Dans la partie numérique, on présente deux algorithmes pour la résolution de l'équation pour le transfert de masse et on procède à une comparaison entre ces algorithmes à travers différents cas tests. On s'intéresse dans la dernière partie à la résolution numérique du système des deux équations couplées de transferts de masse et de chaleur. On présente deux algorithmes; l'un utilise une méthode des éléments finis standard déduit de l'algorithme de l'équation de masse, en rajoutant un couplage entre les deux équations pour la pression et pour la température, tandis que l'autre utilise la méthode des éléments finis mixtes pour le calcul du flux de l'eau qui apparaît comme le coefficient essentiel dans le terme de convection de l'équation pour la température, et la méthode des caractéristiques modifiées pour le calcul de la température. Dans le cas où d'une part la perméabilité présente des variations brutales et d'autre part le terme de convection domine sur le terme de diffusion dans l'équation pour la température, cette dernière méthode est particulièrement bien adaptée à notre problème.

Les transferts de chaleur et de masse par convection naturelle en milieux fluides et poreux ont t tudi s num riquement. Le ph nom ne de la convection thermosolutale est r gi par les quations de conservation de la masse, de la quantit de mouvement, de l' nergie et de la concentration. Le milieu poreux est mod lis suivant le mod le de Darcy - Brinkman - Forchheimer. L' coulement convectif est r gi par diff rents param tres de contr le, savoir le nombre de Rayleigh, le rapport des forces de volume, le nombre de Prandtl, le nombre de Lewis, le nombre de Darcy et la porosit ε. La m thode des volumes finis a t utilis e pour r soudre les quations de base en milieux fluide et poreux. Pour la validation du code de calcul, l'accord obtenu entre nos r sultats et ceux dans la litt rature s'est av r excellent. L'influence des param tres physiques et g om triques est examin e. L'augmentation de l' paisseur de la couche poreuse de faible perm abilit r duit consid rablement les transferts thermique et massique. Dans un souci de mettre la disposition de l'ing nieur un outil lui permettant d' valuer les transferts thermiques et massiques, des corr lations sont propos es.

L’étude de la combustion de combustibles solides (pour la production d’énergie mais aussi pour l’incinération de déchets), pour l’optimisation en termes de rendement et de réduction des émissions d’espèces nocives demande la prise en considération de tous les phénomènes énergétiques à l’échelle microscopique. Dans cette optique nous présentons un travail qui porte sur la caractérisation de l’incidence des échanges radiatifs sur les propriétés de transfert thermique des milieux poreux. Un outil de simulation 3d à l’échelle de microscopique, basé sur une méthode de Monte Carlo, a été mis en place. Il a ensuite été appliqué à la simulation du transfert par conduction et rayonnement à partir d’un grain source de chaleur au coeur de milieux poreux, en explorant une plage étendue de microstructures et de paramètres opératoires. Les résultats montrent que les transferts radiatifs peuvent avoir une influence considérable dans le processus de smoldering. La prise en compte du rayonnement dans une description macroscopique peut se faire par le biais d’une conductivité radiative équivalente, pour laquelle une modélisation en fonction de la température locale et de propriétés géométriques du milieu poreux est proposée.

Equilibrium and Transfer in Porous Media 3 A porous medium is composed of a solid matrix and its geometrical complement: the pore space. This pore space can be occupied by one or more fluids. The understanding of transport phenomena in porous media is a challenging intellectual task. This book provides a detailed analysis of the aspects required for the understanding of many experimental techniques in the field of porous media transport phenomena. It is aimed at students or engineers who may not be looking specifically to become theoreticians in porous media, but wish to integrate knowledge of porous media with their previous scientific culture, or who may have encountered them when dealing with a technological problem. While avoiding the details of the more mathematical and abstract developments of the theories of macroscopization, the author gives as accurate and rigorous an idea as possible of the methods used to establish the major laws of macroscopic behavior in porous media. He also illustrates the constitutive laws and equations by demonstrating some of their classical applications. The priority is to put the constitutive laws in concrete circumstances without going into technical detail. This third volume in the three-volume series focuses on the applications of isothermal transport and coupled transfers in porous media.