Résumé :

La ségrégation granulaire, phénomène de tri par taille des particules au sein d’un écoulement granulaire polydisperse, pose de nombreux problèmes industriels et a de fortes implications pour les écoulements géophysiques. En particulier en transport sédimentaire, le lit de la rivière s’organise spontanément en couche de grains de tailles différentes ce qui modifie la mobilité du lit sédimentaire.

La présentation propose une étude numérique et théorique de la ségrégation vertical en transport sédimentaire. Un modèle aux éléments discrets (pour la phase granulaire) couplé à un modèle fluide est utilisé pour étudier la dynamique d’infiltration de grains fins dans un lit formé de grains plus grossiers. Les mécanismes de contrôle de la vitesse de ségrégation sont finement analysés. Cette dynamique d’infiltration est ensuite analysée sous le prisme d’un modèle d’advection-diffusion qui reproduit parfaitement les simulations discrètes et qui permet de définir clairement la forme des termes d’advection et diffusion.

Dans un second temps, la présentation sera consacrée aux conséquences de la ségrégation sur le transport sédimentaire, en étudiant la mobilité d’un lit déjà ségrégé (particules grossières sur un lit de particules fines). Les simulations discrètes montrent que la bidispersité augmente le transport. Cet effet est décrit quantitativement par une analyse rhéologique où l’on montre que les particules fines enfouies jouent le rôle d’un « tapis roulant » pour les grosses particules en surface.

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