Projet Digital Foam Topological and Geometrical Characterization of Porous Fibrous Materials for the Optimization of their properties

, par Fabrice Campoli, Frédéric Bornette, Marie-Line Zanota, Régis Philippe, Jonathan Gerardin

Projet financé par le Programme Avenir Lyon Saint Étienne
Collaboration avec les laboratoires Liris, Lagep, et Mateis

Les matériaux à forte porosité type mousse métallique intéressent la communauté scientifique et industrielle depuis une dizaine d’années comme alternative aux lits fixes conventionnels et monolithes droits. Essentiellement pour 3 raisons :
• la faible perte de charge induite au travers de ces matériaux,
• le bon contrôle thermique du réacteur
• le bon mélange induit par la structure mousse.

Gradiant de chaleur dans une mousse metalique

L’objectif de projet Digital Foam, financé par le Programme Avenir Lyon Saint Étienne, est d’extraire les caractéristiques géométriques,
topologiques et structurelles de ces objets et de les corréler avec les propriétés
physiques.
Les études expérimentales de mesure conductivité thermique du solide et de transferts de chaleur au repos et sous flux de gaz sont menées au LGPC sur deux pilotes.

Dispositif de mesure des conductivités effectives
Possibilité d’utilisation sous vide ou en présence de différents gaz (Air, helium ..)
Lit fixe instrumenté

L’extraction des informations topologiques à partir d’images 3D obtenues par tomographie rayons X a consisté dans un premier temps à extraire le squelette le plus représentatif possible des matériaux. Une des étapes clefs est la conservation des particularités que peuvent contenir les mousses industrielles (faces occluses, orientation spécifique des cellules …). Des outils de mathématique discrète ont été développés par le LIRIS alors que les études de connectivité, de taille de cycles et de graphes au sens mathématique du terme ont été menées en collaboration entre le LIRIS, LHC et le LGPC.

Extraction du graph de la mousse