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Interactions air/grains en milieu confiné

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Personnes impliquées: Y. Bertho, F. Giorgiutti, J.-P. Hulin
Collaborations: H. Herrmann, J. Hinch


Nous étudions expérimentalement et modélisons les différents régimes d’écoulements granulaires secs dans un tube vertical. Pour des débits de grains élevés et moyens, on observe respectivement un régime de chute libre et un régime d’ondes de densité (succession de zones denses en billes et de régions plus diluées). Un modèle a été développé afin de prédire les relations entre les différents paramètres de l’écoulement (débit, pression, compacité); il démontre notamment le rôle essentiel joué par les interactions entre l’air et les grains. Il est ainsi possible d’estimer les forces de frottement entre les billes et les parois du tube ainsi que les différentes composantes du transport de l’air et des grains. Pour des débits de grains plus faibles, on observe un régime d’écoulement compact intermittent pour lequel pression de l’air et compacité sont fortement corrélées. Un fort effet d’amplification des fluctuations de pression a également été identifié lorsque l’onde de décompaction se propage vers le haut du tube au démarrage de l’écoulement. La modélisation du régime intermittent fait apparaître le rôle primordial des frottements entre les grains et les parois.



Diagrammes spatio-temporels d'écoulements de grains en conduite verticale. De haut en bas:
régime de chute libre, écoulement en ondes de densité, régime compact intermittent



Publications

  • Variations de pression dans un écoulement granulaire dense intermittent
    Y. Bertho, Bull. Soc. Fr. Phys. 149, 4-6 (2005)
  • Écoulements incontrôlés
    Y. Bertho, Pour la Science 311, 18-19 (2003)
  • Dynamiques d'écoulements gaz/particules en conduite verticale                           [ Digital Object Identifier | PDF ]
    Y. Bertho, Thèse de l'École Polytechnique (2003)
  • Intermittent dry granular flow in a vertical pipe [ Digital Object Identifier | PDF ]
    Y. Bertho, F. Giorgiutti and J.-P. Hulin, Phys. Fluids 15, 3358-3369 (2003)
  • Powder flow down a vertical pipe: the effect of air flow [ Digital Object Identifier | PDF ]
    Y. Bertho et al., J. Fluid Mech. 459, 317-345 (2002)

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