edgalilee th 2017 oualha

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THÈSE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ PARIS 13
INSTITUT GALILÉE
Mention Sciences de l’Ingénieur
Option Mécanique des Fluides
Présentée et soutenue publiquement par
Khaled OUALHA
Pour obtenir le titre de
Docteur de l’Université Paris 13
Étude expérimentale et numérique de l'hydrodynamique
de l’écoulement dans un réacteur continu
Directeur de thèse Mounir BEN AMAR
Soutenue le 13/12/2017
Devant le jury composé de :
Imad TAWFIQ
Professeur, SUPMECA Paris
Rapporteur
Ali ZAOUI
Professeur, Polytech’Lille1
Rapporteur
Khaled HASSOUNI
Professeur, Université Paris13
Examinateur
Christophe COLBEAU-JUSTIN
Professeur, Université Paris-Sud 11
Examinateur
Andrei KANAEV
Directeur de recherche CNRS
Co-directeur de thèse
Mounir BEN AMAR
MCF-HDR, Université Paris13
Directeur de thèse
Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux CNRS UPR 3407

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Remerciements
Le travail faisant l’objet de ce mémoire a été réalisé au sein du Laboratoire des Sciences des
Procédés et des Matériaux (LSPM). Je remercie sincèrement le Professeur Khaled
HASSOUNI, directeur de cette unité, de m’avoir accueilli et d’avoir accepté de faire partie du
jury de ma thèse.
Je tiens également à remercier les rapporteurs de cette thèse M. Imad TAWFIQ, Professeur à
SUPMECA Paris, et M. Ali ZAOUI, Professeur à Polytech’Lille1, pour l’intérêt qu’ils ont
porté à mon travail. J'associe à ces remerciements M. Christophe COLBEAU-JUSTIN,
Professeur de l’Ecole de Bioloçgie Industrielle (EBI de Cergy), d’avoir accepté d’examiner
mon travail.
J'aimerais remercier chaleureusement mon directeurs de thèse, M. Mounir BEN AMAR et
mon co-directeur M. Andrei KANAEV, qui m'ont soutenu et guidé tout le long de ce travail de
recherche. Leur large connaissance a éclairé mon chemin, et leur patience m'a permis de
tenter et d'essayer des objectifs dans différentes directions. Merci pour vos conseils et votre
soutien qui ont été très précieux tant au niveau académique qu'au niveau personnel, pour
lequel je suis extrêmement reconnaissant.
Merci à tous les membres de LSPM. Surtout, je tiens à remercier tous les (ex) membres de
notre équipe de recherche NINO, Khay CHHOR, Mamadou TRAORE, Rachid AMAMRA,
Patrick PORTES, Sana LABIDI, Abdelkader RAHMANI, FANOU Didier, Khley CHENG et
DIAZGOMEZ TREVINO Ana Paola. Je suis reconnaissant aussi à tous les techniciens et les
secrétaires pour leur disponibilité.

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A toute ma famille, et plus particulièrement à mes parents Ridha et Maimouna et ma femme
Rim, j’adresse ma profonde reconnaissance pour le soutien qu’ils m’ont apporté en toute
circonstance. Qu’ils trouvent dans ce travail le témoignage de mon affection.

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Sommaire
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 9
CHAPITRE I. ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE ....................................................................... 12
I.1 Synthèse des travaux expérimentaux et numériques sur les réacteurs à micromélange rapide avec
T-mélange .......................................................................................................................................... 12
I.2.1. Synthèse des travaux numériques sur les réacteurs à micromélange rapide avec T-mélange
....................................................................................................................................................... 12
I.2.2. Synthèse des travaux expérimentaux sur les réacteurs à micromélange rapide avec T-
mélange ......................................................................................................................................... 15
I.1 État de l’art de la méthode sol-gel ................................................................................................ 16
I.2. Réacteur sol-gel ........................................................................................................................... 18
I.2.1. Synthèse des travaux expérimentaux sur l'utilisation du Réacteur sol-gel ........................... 20
I.2.2. Synthèse des travaux numériques sur l'utilisation du Réacteur sol-gel ................................ 26
I.3. Phénomène de cavitation ............................................................................................................ 28
I.3.1. Théorie de la cavitation ........................................................................................................ 29
I.3.2. Mécanisme de création de la cavitation ............................................................................... 30
I.3.2.1 Traction .......................................................................................................................... 31
I.3.2.2 Hydrodynamique ............................................................................................................ 31
I.3.2.3 Centrifugation ................................................................................................................ 31
I.3.2.4 Isochore (méthode de Berthelot) .................................................................................... 32
I.3.2.5 Évaporation .................................................................................................................... 32
I.3.2.6 Ondes acoustiques .......................................................................................................... 32
I.3.3. Application de la cavitation ................................................................................................. 32
I.3.3.1 Cavitation dans les applications maritimes .................................................................... 33
I.3.3.2 Autre application de la cavitation................................................................................... 34
I.3. Conclusion .................................................................................................................................. 35
CHAPITRE II. MÉTHODES DE VISUALISATIONS DES ÉCOULEMENTS
TURBULENTS ........................................................................................................................ 36