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Granulaires et Suspensions

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La thématique "Granulaires et Suspensions" est une thématique traditionnelle et forte du laboratoire, abordée avec une approche essentiellement expérimentale. Les principaux axes de recherche sur les milieux granulaires concernent à la fois les écoulements naturels (avalanches, érosion, formation des dunes, formation de cratères d'impact) et les écoulements industriels (transport en canalisation, distribution des forces en milieu confiné).



Membres permanents :

Y. Bertho, E. Dressaire, G. Gauthier, P. Gondret, J.-P. Hulin, J. Martin, C. Morize, D. Salin, A. Sauret, A. Seguin

Membres non-permanents :

F. Lachaussee (Thèse), M. Robbe-Saule (Thèse)

Membres précédents :

S. Badr (Thèse, 2014), G. Chivot (PostDoc, 2016), F. Martinez (Thèse, 2013)


Erosion par jet

S. Badr, G. Gauthier, P. Gondret

Nous nous intéressons ici à l’érosion d’un milieu granulaire non cohésif par un jet, circulaire ou plan, dans les régimes laminaire ou turbulent. Après la caractérisation fine du seuil d’érosion et de la morphologie des cratères en tenant compte de l’hydrodynamique complexe du jet, nous effectuons maintenant des mesures complémentaires des champs de vitesse du fluide et des grains par technique de PIV.

S. Badr, G. Gauthier, P. Gondret, Phys. Fluids 28, 033305 (2016).

Transition de Gardner dans les verres granulaires

A. Seguin
Collaboration: O. Dauchot

En analysant la dynamique d’un empilement bidisperse 2D de disques vibrés sous la transition de blocage, nous montrons ici l’existence d’une phase de Gardner présente dans la phase vitreuse. Pour cela, nous effectuons plusieurs cycles de compressions à l’intérieur d’un même verre nous montrons que les disques sélectionnent différentes positions moyennes de vibrations à chaque cycle, alors que sa structure voisine demeure inchangée. La séparation entre les cages entre les différents cycles de compression tend vers une constante alors que le déplacement quadratique moyen diminue à mesure que la fraction volumique de l’empilement augmente.

A. Seguin, O. Dauchot, Phys. Rev. Lett. 117, 228001 (2016).

Affouillement autour d'une pile de pont

Y. Bertho, P. Gondret, F. Lachaussee, C. Morize, A. Sauret

Les phénomènes d’érosion et de transport de sédiments peuvent représenter une menace importante pour les activités humaines et les ouvrages d'art. Par exemple, autour d’une pile de pont ou d'une plateforme offshore, l’érosion peut endommager la structure et causer son effondrement. Malgré les risques encourus, une description physique du phénomène d’érosion au voisinage de structures reste incomplète, en particulier le couplage entre la dynamique du fluide et le transport de particules solides. Nous mettons en évidence un nouveau motif d'érosion caractérisé par deux fosses alongées en aval de l'obstacle qui se forment sous l'effet de tourbillons de sillage.

F. Lachaussée, Y. Bertho, C. Morize, A. Sauret, P. Gondret, Phys. Rev. Fluids 3, 012302(R) (2018).

Propulsion au voisinage d'un sol granulaire

C. Morize, P. Gondret, A. Sauret

Nous nous intéressons à la remise en suspension de particules par certains poissons plats, comme les soles ou les raies, capables de générer un écoulement permettant une resuspension du sable pour s'enterrer et éviter les prédateurs. En battant des nageoires avec des mouvements oscillants, ces poissons créent des tourbillons qui soulèvent les particules de sable et les déposent sur leur dos. Ici, un disque rigide ou flexible est placé au-dessus d'un lit granulaire pour imiter le mouvement des nageoires.

Génération de tsunami par effondrement granulaire

Y. Bertho, P. Gondret, C. Morize, M. Robbe-Saule, A. Sauret

Des glissements de terrain ou l'effondrement de falaises peuvent générer des tsunamis qui peuvent conduire à des dégats importants sur les littoraux et à des risques majeurs pour les populations voisines. Un dispositif expérimental modèle permet d'étudier la génération de la vague produite par un effondrement granulaire dans une couche de fluide (ici en vert). L'influence des grains (taille, forme, etc.) ainsi la profondeur d'eau sur la vague générée est étudiée par analyse d'image.

Rhéologie locale d'un écoulement granulaire autour d'un intru

Y. Bertho, P. Gondret, F. Martinez, A. Seguin
Collaboration: C. Coulais

Nous étudions les propriétés rhéologiques d'un milieu granulaire 2D de disques photoélastiques autour d'un intru se déplaçant à vitesse constante. Une analyse fine du signal photoélastique nous permet de remonter au tenseur local des contraintes et de tester les relations au tenseur des taux de déformations pour éprouver les différents modèles possibles de lois constitutives dans un écoulement inhomogène, ainsi que leur nature locale ou non locale.

A. Seguin, C. Coulais, F. Martinez, Y. Bertho, P. Gondret, Phys. Rev. E 93, 012904 (2016).

Déstabilisation d'un lit granulaire immergé par convection thermique

C. Morize, A. Sauret
Collaboration: E. Herbert

Si la remise en suspension d'un lit granulaire par des écoulements cisaillés ou par des vortex a été l'objet de nombreuses études, la fluidisation de particules par un gradient de température vertical reste assez mal comprise. Une source de chaleur localisée sous un lit granulaire montre qu'un entraînement massif de grains se produit au-delà d'une température seuil à travers la génération de panaches chargés en particules.

C. Morize, E. Herbert, A. Sauret, Phys. Rev. E 96, 032903 (2017).