Soutenance de thèse de Nour CHACHIA

doctorante au Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302

Génie des procédés et de l'environnement

sur "Modélisation multi-échelle du mélange des poudres"

vendredi 11 septembre à 9h00

Amphi 2 - IMT Mines Albi

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Composition du jury

    •   Mme Cendrine GATUMEL : Maîtresse assistante IMT Mines Albi - Directrice de thèse
    •   M. Eric SERRIS : Ingénieur de recherche École des Mines de Saint-Étienne - Co-directeur de thèse
    •   M. Guillaume DUMAZER : Maître assistant École des Mines de Saint-Étienne - Co-encadrant de thèse
    •   M. Jean-Yves DELENNE : Directeur de recherche INRAE, IATE, Université de Montpellier - Examinateur
    •   Mme Marie DEBACQ : Professeur AgroParisTech - Rapporteure
    •   M. Thierry RUIZ : Professeur Université de Montpellier - Rapporteur

Résumé

La fabrication de nombreux produits industriels (pharmaceutiques, agroalimentaires, cosmétiques, etc.) implique un mélange de plusieurs constituants sous forme de poudres. Les opérations de mélange ont pour objectif d'homogénéiser ces poudres à une échelle adaptée aux propriétés d'usage recherchées. Dans le cadre de ces travaux de thèse, l’homogénéité des mélanges est explorée pour différents systèmes (monodisperse et bidisperse) sous différents régimes d’écoulement dans un mélangeur cylindrique de type tambour tournant, un dispositif modèle largement répandu dans la litérature . Afin de mieux comprendre les mécanismes de mélange et de ségrégation susceptibles de se produire au sein d'un tambour tournant, ainsi que de prédire l'évolution de l'homogénéité des mélanges, la méthode des éléments discrets (Discrete Element Method, DEM) a été utilisée. Cette approche consiste à simuler individuellement le mouvement et les interactions de chaque particule, permettant ainsi d'accéder à des informations détaillées sur leurs positions, leurs vitesses.... Grâce à cette description à l'échelle particulaire, il a été possible de mettre en évidence l'influence des régimes d'écoulement sur la dynamique du système et sur son homogénéité. En complément, une analyse fréquentielle par transformée de Fourier rapide (Fast Fourier Transform, FFT) a été réalisée afin de caractériser la périodicité des mouvements et d'approfondir la compréhension de la dynamique du système. Cette combinaison d'outils fournit une description détaillée de l'évolution du mélange. Cependant, la DEM reste une méthode très coûteuse en temps de calcul, ce qui limite son utilisation pour les simulations de longue durée ou de systèmes de grande taille. Pour répondre à cette problématique, nous proposons une démarche de modélisation couplant la méthode DEM à une approche fondée sur les chaînes de Markov, afin de concilier la précision de la prédiction de l'homogénéité des mélanges avec une réduction significative du temps de simulation. Cette approche a démontré sa capacité à prédire l'évolution de l'homogénéité des mélanges tout en réduisant le coût de calcul.