Modélisation de la microstructuration dans les polymères chargés. Application à la mise en forme.

Cette thèse étudie la possibilité de simuler des écoulements complexes (polymères chargés, suspensions de fibres courtes, polymères) en prenant en compte la structure à l échelle microscopique dans le cadre de la théorie cinétique. Il y a un couplage fort entre la structure microscopique et la cinématique à l échelle macroscopique. Le caractère multidimensionnel de l équation de Fokker-Planck décrivant la microstructure du fluide rend la simulation difficile avec des approches déterministes classiques. Pour palier ce problème, plusieurs méthodes visant à réduire les dimensions sont développées et testées. Ces méthodes sont appliquées en particulier dans le cas des écoulements recirculants. Le cas d une recirculation ajoute une difficulté supplémentaire car nous ne connaissons ni les conditions initiales, ni les conditions aux limites. Or les recirculations se trouvent dans beaucoup d écoulements industriels, lors de la mise en forme des matériaux. Pour cette raison nous avons développé des méthodes numériques spécifiques à ce type d écoulement.Finalement, une partie de la thèse est dédiée à une étude expérimentale permettant de valider les résultats numériques obtenus et d étudier les phénomènes physiques entrant en jeu dans la mise en forme des polymères chargés.This document deal with the possibility to perform a simulation of a complex fluid flow (short fibres suspension, viscoelastic flow, short fibres reinforced polymer) taking into account the microstructural state in the kinetic theory background. There is a strong coupling effect between the microstructural state and the kinematics at the macroscopic scale. Classical deterministic approaches fail to solve the Fokker-Planck equation describing the fluid microstructure because of the high degree of freedom involved. To overcome this difficulty, this work present and test some techniques of dimensional reduction. These methods are applied to recirculating flows. The recirculation add a difficulty because nor initial conditions nor boundary conditions are known. And some recirculating areas appear in many industrial flows during the materials forming. That is why we have developed some numerical methods dealing with these kinds of flows. Finally, a part of this work is dedicated to an experimental study allowing to validate the numerical results and to focus on some physical phenomenons that occur during the material forming.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF