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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, G. Gauthier, P. Gondret, J.-P. Hulin, J. Martin, C. Morize, M. Rabaud, D. Salin, A. Sauret, A. Seguin

Membres non-permanents :

G. Chivot (PosDoc), F. Lachaussee (Thèse)

Membres précédents :

S. Badr (Thèse, 2014), F. Mahaut (PostDoc, 2011), F. Martinez (Thèse, 2013)


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.

Mécanique non linéaire des empilements fragiles de grains

A. Seguin
Collaboration: C. Coulais, O. Dauchot

Lors de l’effondrement d'une structure molle, la matière molle désordonnée passe d'un état rigide solide à un état liquide. Ce type de transition s’appelle une transition de blocage ou jamming. Nous sondons expérimentalement la réponse mécanique au voisinage de cette transition avec des mesures locales de l'état de contrainte et de l'état de déformation.

C. Coulais, A. Seguin, O. Dauchot, Phys. Rev. Lett. 113, 198001 (2014).

Génération de tsunami par effondrement granulaire

Y. Bertho, P. Gondret, C. Morize, 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.

Se déplacer dans le sable

Y. Bertho, P. Gondret, F. Martinez, A. Seguin
Collaboration: J. Crassous

Le déplacement d'un objet dans un milieu granulaire induit une réorganisation du milieu granulaire. Nous étudions par corrélation d'images (PIV) le champ de vitesse des grains et ses fluctuations temporelles ainsi que la force nécessaire au déplacement de l'objet dans de tels milieux. Une description hydrodynamique du matériau granulaire permet de rendre compte des principales observations.

A. Seguin, Y. Bertho, F. Martinez, J. Crassous, P. Gondret, Phys. Rev. E 87, 012201 (2013).

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.

Contraintes dans une suspension cisaillée

A. Deboeuf, S. Garland, G. Gauthier, J. Martin
Collaboration: J. Morris

Dans une suspension de billes non-browniennes, immergées dans un fluide visqueux, l’agitation des particules induite par un cisaillement génère une contrainte particulaire, analogue à la pression osmotique ou à la dilatance des milieux granulaires.

S. Garland, G. Gauthier, J. Martin and J.F. Morris, J. Rheol. 57, 71 (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 dans le cadre d’un projet ANR.

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

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

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

Descriptif à venir.

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

Affouillement autour d'une pile de pont

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

Les phénomènes d’érosion et de transport de sédiments peuvent représenter une menace importante pour les activités humaines, les infrastructures et les écosystèmes. Par exemple, autour d’un pilier de pont ou de 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 à ce jour, en particulier le couplage entre la dynamique du fluide et le transport de particules solides est mal quantifié. Nous étudions ce phénomène pour caractériser la dynamique d’entrainement des particules en présence d’un écoulement au voisinage d’un (ou de plusieurs) obstacle(s) solide(s) immergé(s).