Partenaires

CNRS INPT UPS



Rechercher

Sur ce site


Accueil > Evénements Scientifiques > Soutenances de Thèses et HDR > Thèses et HDR 2017 > Thèse A. Bougouin

Thèse A. Bougouin

13 novembre

Étude expérimentale de l’effondrement d’une colonne fluide-grains

Soutenance de thèse Alexis Bougouin

(sous réserve d’autorisation de soutenance par les rapporteurs)

Mercredi 20 décembre 2017 à 10h30 - Amphithéâtre Nougaro

Résumé :

Autour de nous, les systèmes granulaires sont omniprésents et rarement dissociés d’une phase liquide ou gazeuse. L’interaction entre les deux phases (solide et fluide) implique une dynamique d’écoulement complexe de ces systèmes couplés. Cette thèse expérimentale a pour but de caractériser la dynamique d’effondrement gravitaire instationnaire d’une colonne fluide-grains dans différentes configurations de mélange diphasique. Considérant uniquement l’effet des grains au sein du fluide, la dynamique d’écoulement d’une suspension isodense dans l’air est d’abord abordée avec une description macroscopique. En particulier, La rhéologie du fluide apparent est extraite à partir de l’évolution temporelle du front en utilisant des solutions auto-similaires, modèles de la dynamique de propagation aux temps longs. Sur la gamme du nombre de Reynolds étudiée, la dynamique d’écoulement de la suspension est décrite comme celle d’un fluide apparent Newtonien ou non-Newtonien (rhéofluidifiant, rhéoépaississant, viscoplastique) dépendant des paramètres considérés (fraction volumique, viscosité du fluide interstitiel, diamètre des grains, protocole de préparation). Afin de décrire la configuration opposée d’un massif sédimentaire pour lequel les interactions entre particules solides deviennent dominantes, la configuration d’une colonne granulaire dense saturée en fluide, i.e. où les grains sont plus lourds que le fluide porteur, est ensuite étudiée. Un travail préliminaire est consacré à la caractérisation de l’effondrement d’une colonne granulaire totalement immergée dans un fluide. Le rôle dissipatif de ce dernier sur le milieu granulaire est mis en évidence par une analyse de la dynamique d’effondrement et des caractéristiques du dépôt final. Cette caractérisation permet de classifier les régimes d’effondrement en fonction de la viscosité et de la masse volumique du fluide environnant, i.e. du nombre de Stokes et du rapport de masse volumique entre le fluide et les grains. Dans le cas triphasique, i.e. lorsque la colonne fluide-grains s’effondre dans l’air, la dynamique peut être fortement affectée par les effets capillaires à travers le nombre de Bond qui contrôle alors la mise en mouvement de la colonne initiale. Quand ces effets deviennent négligeables à l’échelle de la colonne et à celle du grain, lefluide interstitiel peut jouer un rôle moteur ou dissipatif vis-à-vis du milieu granulaire conduisant à une longueur d’étalement plus ou moins importante en comparaison au cas sec. Le rôle du fluide interstitiel dépend essentiellement de sa viscosité modifiant, par la même occasion, la dynamique d’effondrement.
Enfin, une étude préliminaire sur la dynamique d’écoulement d’une suspension non-isodense, initialement homogène, est réalisée. Cette configuration, à la transition des situations décrites précédemment, permet d’aborder le couplage de la dynamique de sédimentation des grains et celle du courant. En particulier, nous observons que la vitesse de sédimentation décroît avec l’augmentation de la fraction volumique initiale en particules.

Directeurs de thèse :

  • M. Laurent Lacaze - Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse
  • M. Thomas Bonometti - Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse
  • Dominique Astruc - Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse Rapporteurs :
  • Mme Pascale Aussillous - Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels (IUSTI)
  • M. Guillaume Ovarlez - Laboratoire du Futur (LOF)
  • M. Philippe Gondret - Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques (FAST) Examinateurs :
  • Mme Anne Mangeney - Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) Invité :
  • M. Gabriel Melun - Agence Française pour la Biodiversité