Soutenance thèse Rabih Mezher – “Modélisation et Simulation de Suspensions de Fibres Courtes, Rigides et Flexibles”

RÉSUMÉ: Les suspensions de nanoparticules – en particulier nanofibres et nanotubes – sont de plus en plus utilisées dans le cadre du développement de matériaux fonctionnels. Afin d’optimiser l’utilisation de ces matériaux et leurs procédés de fabrication, une connaissance fine de la microstructure et de son évolution lors d’un écoulement est primordiale. Pour cela, l’étude des suspensions se divise en deux axes de recherche : le régime dilué où la concentration est faible et chaque particule peut être décrite seule, et le régime concentré où l’on ne peut plus négliger l’interaction entre les particules, ni la formation d’agrégats. Le premier type de suspensions est bien connu ; le second reste encore problématique. Pour une description plus précise de la physique fine qui agit à l’échelle microscopique, des modèles basés sur la Simulation Numérique Directe (ou DNS) sont développés. Une DNS est basée sur le calcul dans un volume représentatif, du mouvement d’une centaine de fibres (particules) et de leurs interactions, à l’échelle microscopique lorsqu’un écoulement de cisaillement simple est appliqué. Ainsi les suspensions sont considérées avec des interactions entre les fibres et l’évolution statistique d’une population de fibres (forces d’interaction et le nombre de contacts entre les fibres) est décrite. Un code de calcul intensif 3D basé sur la DNS a été développé. Ce code calcule la cinématique associée aux suspensions de fibres concentrées (contenues dans un volume élémentaire) et prend en compte les forces d’interactions présentes à chaque pas de temps.
Il existe une autre approche plus simplifiée à l’échelle mésoscospique pour traiter le régime concentré : la théorie cinétique. Cela est possible grâce à une fonction de densité de probabilité qui représente la probabilité de trouver une particule avec une orientation à un temps donné, dans l’espace. Lorsque la concentration du système devient très élevée, on considère un agrégat de fibre (au lieu de considérer une fibre, on suit l’évolution d’un agrégat composé de fibres enchevêtrées).

JURY:

Rapporteurs:

• M. Gilles REGNIER, Professeur des Universités, Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers
• M. Ivan IORDANOFF, Professeur des universités, Institut de Mécanique et d’Ingénierie de Bordeaux

Examinateurs:

• M. Gilles AUSIAS, Maître de conférences (HDR), Université de Bretagne – Sud
• M. Christophe BINETRUY, Professeur des universités, École Centrale de Nantes
• M. Roland KEUNINGS, Professeur des universités, Université Catholique de Louvain

Directeur de thèse :

• M. Francisco CHINESTA, Professeur des universités, École Centrale de Nantes

Co-directeurs de thèse :

• Mme Emmanuelle ABISSET – CHAVANNE, Maître de conférences, École Centrale de Nantes
• M. Julien FÉREC, Maître de conférences, Université de Bretagne – Sud