Génération de tsunamis par effondrement granulaire

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. L'influence des grains (taille, forme, etc.) ainsi la profondeur d'eau sur la vague générée est étudiée par analyse d'image.

Érosion autour d'un obstacle

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).

Avalanches de grains en présence d'obstacles

Nous étudions expérimentalement l’influence d’une forêt d’obstacles sur le processus d’avalanche d’une couche de grains sur un plan incliné. Cette forêt d’obstacles (qui peut être vue comme l’analogue de la végétation dans un milieu naturel) a une influence stabilisatrice majeure sur la couche granulaire, avec une augmentation significative des angles de démarrage et d’arrêt des avalanches. Une modélisation prenant en compte la friction additionnelle exercée par les obstacles sur le milieu granulaire permet de rendre compte des observations expérimentales.

Se déplacer dans le sable...

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.

~ Activités passées ~

Impact dans un milieu granulaire

Les cratères que l'on observe à la surface de la Terre, de la Lune ou de Mars sont généralement attribués à l'impact de météorites. Nous étudions par analyse et traitement d'images l'impact d'un projectile dans un milieu granulaire pour en extraire par exemple le champ de vitesse des grains autour de l'objet impactant, couplé à une modélisation basée sur la théorie cinétique. L'influence d'un confinement pariétal sur la dynamique de pénétration est également explorée.

Profils de vitesse et influence de la friction lors de la décharge d'un silo

L'influence de la friction sur l'écoulement d'un silo à grains est étudiée par modélisation numérique discrète (DEM). Les profils de vitesse lors de la décharge du silo sont comparés à ceux obtenus expérimentalement et confrontés aux modèles existants (modèle cinématique,...). La loi d'écoulement obtenue pour différents coefficients de frottements grains/grains est comparée à celle obtenue pour un écoulement de bulles dans une géométrie similaire.

Effet Janssen dynamique: distribution des forces et influence de l'humidité

La masse apparente ressentie sous un empilement de grains dans un tube en déplacement vertical est mesurée expérimentalement. Pendant l'écoulement, un équilibre dynamique est atteint dans le milieu granulaire. Le modèle de Janssen reste valable sur une grande gamme de vitesse et est vérifié plus précisément que dans le cas statique pour lequel il a été défini. De plus, l'hygrométrie joue un rôle majeur sur la dynamique observée.

Interactions air/grains en milieu confiné

L'écoulement de grains dans une conduite verticale est étudié expérimentalement. Trois régimes d'écoulement sont mis en évidence en fonction du débit de grains: des régimes dilués et rapides, des écoulements en ondes de densité et des écoulements denses parfois sacadés où le couplage air/grains joue un rôle majeur.

Écoulement d'une mousse dans un silo

Des écoulements de bulles d'air dans un silo 2D immergé sont étudiés expérimentalement. Une technique de suivi de particules est utilisée pour mettre en évidence les principales propriétés de l'écoulement. Une corrélation entre la vitesse des bulles et leur déformation a été mise en évidence. De plus, une nouvelle loi d'écoulement (de type loi de Beverloo) doit être considérée pour un tel milieu divisé, où le débit de bulles dépend de la déformabilité du matériau.

Digitation visqueuse de fluides miscibles

Nous étudions expérimentalement et numériquement la dynamique non-linéaire d'une instabilité de digitation visqueuse entre fluides miscibles, dans le but de souligner ses caractéristiques dans l'optique d'une application à la chromatographie.