Acoustique des milieux poreux autosimilaires (fractals)

Encadrement / Directeur de thèse : Zine El Abiddine Fellah
   

Résumé : Plusieurs modèles ont été développés pour décrire la propagation acoustique dans les matériaux poreux, le modèle le plus général et le plus connu, proposé à l’origine par les géophysiciens, étant le modèle de Biot. Ce modèle a été adapté pour la description des matériaux poreux saturés d’air en développant le modèle du fluide équivalent. En particulier des nouveaux paramètres ont été introduits pour étendre la validité du modèle à un large domaine fréquentiel et pour l’élargir aux milieux poreux à micro-géométries très différentes (fibres, pores, grains). Le Modèle de Biot a été également adapté à la propagation ultrasonore dans les tissus osseux. Malgré le succès dans la prédiction de l’existence de deux ondes longitudinales, la capacité de la théorie à prédire la propagation acoustique dans les milieux poreux naturels (tissus osseux, roches, sédiments marins...etc) reste limitée. En ajustant certains paramètres d’entrée du modèle de Biot, la prédiction des vitesses des ondes longitudinales est assez précise, cependant, ce modèle est mis en défaut pour la prédiction de leur atténuation. Les limitations de l’utilisation actuelle de la théorie de Biot sont souvent dues à une description incomplète de toutes les interactions physiques entre les ondes et le milieu poreux. Cette lacune dans les méthodes d’investigation des matériaux poreux ouvre un vaste champ d’études, défi scientifique aux aspects théoriques et expérimentaux fondamentaux, et aux enjeux industriels de tout premier ordre dans de nombreux domaines d’activités.

Dans le travail proposé, on s’intéressera à ces différents aspects :
- Théorique : par l’amélioration des modèles existants de l’interaction fluide-solide qui devra prendre en compte la microstructure du milieu ; développement de nouveaux modèles, on étudiera en particulier les effets induits par son autosimilarité liée à sa fractalité.
- Expérimental : par la conception et la réalisation de montages pour la caractérisation des milieux poreux (matériaux calibrés imprimés en 3D, matériaux naturels, nouveaux matériaux...etc) aussi bien en ultrasons qu’en basses fréquences.
- Numérique : Par la production de codes de calculs (matlab, python,...etc) : i) permettant la comparaison théorie/expériences et l’inversion des données expérimentales, ii) simulation sur des systèmes réels.

Page personnelle de Abdellah Bouchendouka