Electro-chimio-hydro-mécanique des milieux poreux déformables

Présentation générale

La compréhension de la physique macroscopique (comportement mécanique et transport) des milieux poreux déformables est un redoutable défi mettant en jeu toute une hiérarchie d'échelles de longueur allant de la fraction de nanomètre au mètre.

Les enjeux ne sont pas minces, qu'il s'agisse en géomécanique du stockage des déchets radioactifs ou non, en ingénierie pétrolière de l'instabilité des forages sous l'effet d'un écoulement d'eau par pression osmotique, en énergie du fonctionnement d'une membrane de pile à combustible, en biomécanique des cartilages ou des disques intervertébraux,...

Ce sujet est l'objet d'une collaboration nationale au travers du GNR MoMaS (Modélisations Mathématiques et Simulations Numériques liées aux problèmes de gestion des déchets nucléaires) et d'une collaboration internationale de longue durée avec le Brésil (Laboratório Nacional de Computação Científica, Prof. Márcio Arab Murad).

Equations microscopiques

Les phénomènes (et les équations) mis(es) en jeu à l'échelle microscopique sont l'électrostatique (Poisson-Boltzmann), l'hydrodynamique (Stokes), la migration des ions (Nernst-Planck), l'élasticité de la phase solide et enfin les effets électrochimiques (influence du pH).

Changement d'échelle

La procédure de changement d'échelle utilise la technique de l'homogénéisation périodique ainsi que l'approche milieu à double porosité. La poursuite de l'étude vise à enrichir la description microscopique pour en éprouver les conséquences à l'échelle macroscopique.

Développement

  • enrichir la description à la nanoéchelle
  • caractérisation/expérimentation

Applications

  • déchets (nucléaires)
  • forages pétroliers
  • remédiation de sol
  • membrane de pile à combustible
  • bioingénierie (cartilage, ...)

Collaborations scientifiques

  • GDR MoMaS (Modélisations Mathématiques et Simulations Numériques liées aux problèmes de gestion des déchets nucléaires) CNRS
  • Laboratório Nacional Computação Científica, LNCC, Petrópolis, Brésil

Contact

Christian Moyne, christian.moyne AT ensem.inpl-nancy.fr