Fluides & Particules

Responsable : Pascal Fede

Mots clés : Suspensions, Milieux granulaires rapides et quasi-statiques, Sédiments, Interactions avec la turbulence et la transition à la turbulence, Couplage avec un fluide complexe, Dynamique des contacts, Lubrification ,Interactions hydrodynamiques courtes et longues portées, Rhéologie des suspensions, Rhéologie des milieux granulaires (immergés), Comportement collectif, Ségrégation, Migration inertielle, Remise en suspension, Transport et concentration préférentielle , Interactions non-hydrodynamiques (collision, DLVO, adhésion)

Visualisation 3D de particules représentant le phytoplancton dans un écoulement turbulent. Les zones en rouge correspondent aux zones de concentration préférentielle.

Le groupe Fluides & Particules étudie les écoulements de fluides transportant des inclusions pouvant être principalement des particules solides (inertielles ou iso-denses par rapport au fluide), mais également des micro-organismes, voire dans certains cas des gouttes et des bulles.

Ces écoulements sont au cœur de nombreux processus tant géophysiques (transport sédimentaire, dispersion de la pollution plastique dans les océans, mouvement des barkhanes, glissement de terrain, etc.) qu’industriels (transport pneumatique, vidange de silo, lits fluidisés denses ou circulants, érosion dans les conduite et les cyclones etc.). Une des caractéristiques de ce type d’écoulement est que la dynamique à grande échelle (de quelques mètres pour les applications industrielles à quelques kilomètres pour les applications géophysiques) dépend de mécanismes physiques se déroulant à l’échelle du grain, à savoir de quelques microns à quelques millimètres.

Cette caractéristique multi-échelles rend particulièrement difficile la prédiction de ces écoulements. A l’échelle de la particule demeurent des verrous scientifiques notamment à cause de la nature du fluide (fluide stratifié, fluide à rhéologie complexe, turbulence, etc.) mais aussi de celle des particules (polydispersité, non-sphéricité, particules chargées, etc.).

Méthodologie

Une des forces du groupe F&P est l’équilibre entre le développement de modèles numériques et l’expérimentation en laboratoire. Le groupe F&P développe et conçoit des expériences modèles afin d’analyser précisément les mécanismes d’interaction entre le fluide et les grains, ou bien entre les particules elles-mêmes. Ces analyses passent par l’utilisation d’outils métrologiques innovants telle que la TOMO-PIV. En parallèle, le groupe développe des outils numériques afin de i) pouvoir compléter l’analyse expérimentale, notamment en déterminant des grandeurs non accessibles à l’expérience, et ii) de pouvoir prédire la dynamique des écoulements particulaires. La démarche suivie par F&P est multi-échelle, allant de l’échelle locale (la particule ou quelques particules) jusqu’à l’échelle macroscopique (géophysique ou industrielle) en passant par l’échelle mésoscopique (l’amas de particules). Cette approche multi-échelle est appliquée à la fois à la démarche numérique et aux expériences.

Objectifs Scientifiques

Les objectifs scientifiques portent sur des points clés fondamentaux comme : l’unification des modèles rhéologiques pour les écoulements granulaires rapides et quasi-statiques, denses et dilués; la modélisation de l’effet des particules sur la turbulence développée ou la transition laminaire-turbulent ; les effets de ségrégation ou d’accumulation préférentielle dans les suspensions hétérogènes ;
l’influence de la forme des particules (contacts et interaction fluide/particule) ; les fluctuations induites par les effets à longue portée; la migration particulaire induite par les écoulements cisaillés (anisotropie des contraintes fluide ou particulaire); la modélisation locale d’un écoulement turbulent autour d’une ou plusieurs particules ; le transfert de masse et de chaleur dans les suspensions; les effets
collectifs dans les suspensions actives ; les processus de mélange dans les suspensions.

Thématiques Scientifiques

Thèses et stages proposés par le groupe

Membres du groupe

NomStatutGroupePage personnelleBatiment
Anan KaranDoctorant FEP
BONIFACE DolachaiPost-Doctorant IMRCP/IMFTFEPESCANDE
Bonometti ThomasChercheur Toulouse INPFEPCastex
Burdairon FlorentDoctorant FEP
Charru FrançoisChercheur UT3 – Professeur des UniversitésFEPCastex
Climent EricChercheur Toulouse INP et DirecteurFEP, Direction IMFTNougaro
Gadal CyrilPost-DoctorantFEPCastex
Estivalezes Jean-LucChercheur UT3FEPCastex
Fede PascalChercheur – Responsable du groupeFEPCastex
Gode AdrienDoctorant CEAFEP
Ivana MingoDoctoranteFEPCastex
Lacaze LaurentChercheur CNRSFEPCastex
Magnaudet JacquesChercheur – Directeur de Recherche CNRSFEPCastex
Maurin RaphaëlChercheur Toulouse INPFEPCastex
Mercier MatthieuChercheur CNRSFEPCastex
Mercier ZoeDoctorante CEAFEPCastex
Munir BadarDoctorantFEP
Papoutsellis ChristosPost-DoctorantFEPCastex
Praud OlivierChercheur Toulouse INP -Maitre de ConferenceFEPCastex
Rida ZeinabDoctorantFEP
Romano FrancisDoctorantFEP
Talebmoustaph CheikhnaDoctorantFEPCastex
Vettorello CyrilDoctorantFEPCastex
Viroulet SylvainChercheur CNRSFEPCastex
Yu WenchaoDoctorantFEPCastex

Publications du groupe

RSS OATAO – 10 dernières publications du groupe