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Granulaires et Suspensions

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L’équipe "Granulaires et Suspensions" développe un travail de nature principalement expérimentale d’une part sur des problèmes fondamentaux de rhéologie de ces matériaux, d’autre part sur des situations naturelles ou technologiques dans lesquelles sont impliqués ces matériaux. Les études rhéologiques portent à la fois sur les grains secs pour lesquelles les interactions se font par contacts solides et sur les suspensions de particules pour lesquelles les interactions sont également de nature hydrodynamique via le fluide porteur. L’influence du fluide interstitiel est par exemple importante dans le processus élémentaire de collision entre grains ou des grains avec les parois, mais aussi dans le développement de différences de contraintes normales sous cisaillement ou encore dans les phénomènes de migration et de structuration de particules. Un intérêt particulier est porté à l’étude des régimes denses, proches de la transition de blocage ou de "jamming", séparant un état "fluide" d’un état "solide".



Membres permanents :

Y. Bertho, E. Dressaire, G. Gauthier, P. Gondret, J. Martin, C. Morize, 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)


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 intrus

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 intrus 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).

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.

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).

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).

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).

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).