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HAL Id: tel-01508859 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01508859 Submitted on 14 Apr 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes : application aux milieux fibreux et à l’isolation des bâtiments Faiza Mnasri To cite this version: Faiza Mnasri. Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes : application aux milieux fibreux et à l’isolation des bâtiments. Matériaux composites et construction. Université de Lorraine, 2016. Français. <NNT : 2016LORR0169>. <tel-01508859> AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Université de Lorraine École Doctorale (sciences et ingénierie) Ressources, Procédés, Produits et Environnements (RP2E) et Université de Monastir Ecole doctorale Sciences et Techniques d'Ingénieurs Thèse Présentée par : Faiza MNASRI Pour obtenir le grade de Doctorat de l’Université de Lorraine Discipline : Génie des Procédés et des Produits et Doctorat de l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir Discipline: Génie énergétique Etude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes: application aux milieux fibreux et à l’isolation des bâtiments Soutenance prévue le: 06/12/2016 Devant le jury composé de: Mr. ELGANAOUI Mohammed Professeur, Université de Lorraine Directeur Mr. GABSI Slimane Professeur, Ecole Nationale d'ingénieurs de Sfax Directeur Mme. CHARRIER Fatima HDR, Université de Pau et des Pays de l'Adour Rapporteur Mr. CHAOUACHI Bechir Professeur, Ecole Nationale d'ingénieurs de Gabes Rapporteur Mr. BENNACER Rachid Professeur, Ecole Normale Supérieure de Cachan Examinateur Mr. MHIMID Abdallah Professeur, Ecole Nationale d'ingénieurs de Monastir Examinateur Mr. KHELIFA Mourad MCF, Université de Lorraine Co-encadrant Mr. NUNZI Jean Michel Professeur, Université de Queen's Invité Mr. DJEDJIG Rabah MCF, Université de Lorraine Invité A mes parents... A mes chers frères et sœurs.... A mes petits neveux et mes petites nièces.. je vous embrasses! Merci pour tout! Remerciements Bien qu’il s’agisse d’une des premières pages de ce manuscrit de thèse, c’est aussi la dernière page que j’ai rédigée. Et c'est là que je me suis rendue compte que Oui c'est la fin! Je me suis dit que cette aventure est finie (enfin, certains diront!). J’ai repensé à tous les moments passés et, avant d’entamer une nouvelle expérience, j’ai naturellement souhaité remercier tous ceux qui ont contribué de manière directe ou indirecte, à la réussite de ce travail. Dans un premier temps, j'adresse toute ma reconnaissance et ma gratitude à Monsieur Mohammed EL GANAOUI de m’avoir fait confiance en acceptant de me confier ce sujet. Merci pour avoir toujours su m’aider, me soutenir, m’orienter, me conseiller et surtout pour avoir su me laisser une grande liberté et beaucoup d’autonomie tout en gardant un œil bienveillant sur moi. Je tiens à remercier aussi mon co-directeur de thèse Monsieur Slimane GABSI pour sa gentillesse, son soutien et surtout de m’avoir permis de réaliser mon travail dans les meilleures conditions possibles. Tous mes remerciements également à Mourad KHELIFA, mon co-encadrant de thèse. Je remercie vivement Monsieur Rachid BENNACER, pour sa considérable collaboration, son aide précieuse et efficace et pour m’avoir fait l’honneur d'être un des membres de jury. Je voudrais également remercier très sincèrement Madame Kamilia ABAHRI, Maître de Conférences à l'ENS Cachan, qui a contribué avec rigueur à ce travail. Mes remerciements s’adressent également à Madame Fatima CHARRIER et Monsieur Bechir CHAOUACHI pour l’honneur qu’ils m’ont accordé en acceptant de rapporter ce manuscrit. Je tiens à remercier également Monsieur Abdallah MHIMID, d’avoir accepté de faire partie du membre de jury. J’associe à mes remerciements Monsieur Jean Michel NUNZI, pour l’honneur qu’il m'a fait en participant à ce jury. Merci pour toutes les discussions intéressantes et pertinentes, pour les conseils qui ont toujours été très utiles. Je n’oublie pas dans ces remerciements, Monsieur Rabah DJEDJIG pour sa disponibilité, son aide et ses conseils précieux qui ont fait progresser ce travail. Je remercie également Rafael CHAVES DEPTULSKI pour sa généreuse contribution. Je ne saurai faire ces remerciements sans associer les autorités de l’établissement d'accueil dans lequel je ne me suis jamais sentie étrangère. Au Directeur de l'IUT de Longwy, à tous les responsables et aux personnels de ce petit établissement. J’adresse des remerciements particuliers à l'équipe informatique de l'IUT pour leurs nombreuses missions de sauvetage de mes données. Mes pensées vont aussi vers Gabriel Dauphin, technicien précédent à l'IUT, pour son aide et sa gentillesse. Et, on ne peut pas faire de thèse sans la présence, l'aide et le travail discrets des secrétaires. Pour cela je profite de dire merci à Jocelyne, Pascale, Valérie, Laure, Corinne, Micheline pour leurs disponibilités et leurs gentillesses. Merci également à Nadine pour son accueil chaleureux et ses qualités très humaines. Je ne peux pas finir aussi sans citer tous mes admirables amis, dont certains d'entre eux, après un certain temps, sont devenus ma deuxième famille au cours de cette aventure Longovicienne. Au nom de tous les moments de partage: d'une discussion, d'un travail, d'un café, d'un repas, d'une sortie, d'un voyage… Je dis merci à Nadjiba, Azza, Megnya, Luana, Ahlem, Nossaiba, Asma, Yassine, Ghazi, Bassem, Lahoucine, Van diem, Sofiane...! Avec qui j’ai partagé ces années de découvertes, de joies, d’amitié, d'aventures et, des fois, d’angoisse à l’approche d’un futur incertain, mais aussi avec beaucoup d’espoir que tout cela va passer et qu’un jour tout ira pour le mieux pour nous tous. Je n'oublie pas tous les stagiaires qui sont passés par ce laboratoire, je cite en particulier Mustapha, Boqi, Laila, Nessrine et Sana qui étaient tout simplement des agréables personnes. J’ai aussi une petite pensée pour mes compagnons d'aventure à distance. Malgré qu’on était toujours loin, mais la spécialité et la recherche nous ont toujours uni pour être encore plus proche que tout! Je cite particulièrement, Sonia, Nabil, Oussama. Merci pour les innombrables discussions et les conseils fraternels qui ont grandement contribué à l'aboutissement de cette mission. A mon cher ami Kamel, qui était toujours là, pour m'encourager, pour me pousser, pour m'écouter et pour me réconforter! Merci énormément. Je te souhaite une vie toute heureuse avec ta petite famille. A ma chère Samah, Merci d'être toujours là pour moi. Enfin, comment exprimer ma reconnaissance et ma gratitude envers mes parents pour leur amour et leur soutien inconditionnels, pour leurs sacrifices, leur patience et leur tolérance. À vous qui avez su attendre patiemment et en silence, qui avez mis vos espoirs entre les mains de la foi inébranlable que ce travail sera un jour terminé. Que cette thèse puisse apporter la juste récompense à vos attentes. Résumé Le contexte énergétique international impose de nouvelles orientations au secteur du bâtiment neuf ou en rénovation. Toute nouvelle solution doit être techniquement efficace et respectueuse pour l’environnement. Il s'agit dans ce travail de thèse de réaliser une étude numérique et expérimentale de matériaux de construction biosourcés liés au contexte transfrontalier Lorrain (France-Belgique- Luxembourg). En effet, ce travail intègre une partie du projet européen « Ecotransfaire » mené pour le développement d'une filière durable propre aux éco-matériaux. La sélection des matériaux selon une liste de critères à la fois scientifiques, géographiques et environnementaux a permis de répondre à notre problématique en s'orientant vers l'intégration des matériaux biosourcés pour leurs aspects favorables à l'environnement et à l’efficacité énergétique du bâtiment. Intégrés au bâtiment, ces matériaux sont sujets à plusieurs phénomènes de transfert de chaleur et de masse. Dans un premier temps et pour mieux appréhender ces phénomènes, un modèle de transfert couplé de chaleur, d'air, d'humidité (HAM transfers) est utilisé pour simuler le comportement hygrothermique d’un matériau en bois massif à structure supposée homogène. Ce modèle, mis en œuvre et résolu par la méthode des éléments finis, a été validé par des résultats analytiques retenus dans la littérature. L'étude de sensibilité du modèle au couplage, aux dimensions dans l'espace, aux conditions aux limites et aux variabilités des paramètres d'entrée est également présentée. Une des difficultés de l’utilisation de ce modèle réside dans la prise en considération de l'aspect fortement hétérogène de certains matériaux. Ainsi, dans ce travail, nous proposons une approche de caractérisation d'un composite lignocellulosique hétérogène de structure poreuse. En effet ce matériau est composé de deux constituants bien connus dans le domaine de l’industrie de construction: Le bois et le ciment. Le bois est incorporé sous forme de granulats avec des uploads/Litterature/ ddoc-t-2016-0169-mnasri-pdf.pdf