Free Water migration within Unsaturated Wood

Responsable scientifique : Romain Rémond (EA 4370 Laboratoire d’Étude et de Recherche sur le Matériau Bois – LERMAB)

Collaborations : J. Colin (LGPM, EA4038-CentraleSupelec), P. Perré (Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux, LGPM), P. Lu (Chaire de Biotechnologie de CentraleSupelec-Pomacle), E. Mougel (Laboratoire d’Étude et de Recherche sur le Matériau Bois, LERMAB)

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Contexte — Prédire la migration de l’eau liquide dans le bois reste un enjeu important pour favoriser l’utilisation du bois dans la construction, évaluer sa durabilité, ou pour une meilleure évaluation des propriétés en conditions de service lorsqu’il est soumis aux conditions variables de son environnement. Lorsque deux phases fluides coexistent dans les milieux poreux (liquide-gaz), la formulation macroscopique des transferts massiques utilise la loi de Darcy généralisée dans laquelle le coefficient phénoménologique est le produit d’une perméabilité intrinsèque par une fonction de l’état de saturation en eau du produit, aussi appelée perméabilité relative. La détermination de cette fonction reste complexe et très peu de résultats sont disponibles dans la littérature. Pourtant, c’est un paramètre clé pour calculer la vitesse du liquide à travers le bois.

Objectifs — Ce travail propose de développer une méthode fiable pour mesurer l’expression de la perméabilité relative liquide de l’Epicéa.

Démarche — La méthode comporte trois étapes complémentaires:

• détermination expérimentale des profils d’humidité par atténuation de rayons X lors d’essais d’imbibition d’eau,
• simulation numérique de la migration de l’humidité dans l’échantillon de bois en utilisant les conditions réelles (le modèle de calcul TransPore, développé par P. Perré (LGPM, ECP) est utilisé),
• identification de l’expression de perméabilité relative en utilisant une méthode inverse qui minimise la fonction objective basée sur la différence entre les profils de teneur en eau expérimentaux et théoriques à différents instants.

Résultats et impacts attendus — Cette nouvelle approche de détermination de la perméabilité relative liquide devrait permettre d’améliorer la qualité des prédictions des modèles numériques des transferts chaleur-masse qui sont utilisés dans de nombreuses applications telles que le séchage du bois, les transferts hygrothermiques dans les parois des bâtiments, ou pour évaluer le risque d’attaques fongiques de produits bois, etc.