LEGI - UMR 5519

Le transport de particules solides par un écoulement turbulent est une situation complexe omniprésente dans de nombreux écoulements géophysiques et industriels. En géophysique, le transport des sédiments contrôle le processus morphologique dans les rivières, les estuaires et les océans côtiers. Dans le contexte du réchauffement climatique, les risques humains et matériels liés à des phénomènes extrêmes tels que les inondations dans les rivières, les ondes de tempête dans les zones côtières ou les glissements de terrain vont probablement augmenter dans les années à venir. Une meilleure évaluation et une meilleure prévision de leurs impacts et l’élaboration de stratégies d’adaptation dépendent de notre capacité à prévoir les flux de sédiments. La modélisation des processus complexes de transport sous-jacents dépend fortement de notre degré de compréhension physique des processus à petite échelle qui reste un défi pour la recherche fondamentale. Avec les récents progrès réalisés dans les domaines de la physique des milieux granulaires et de la turbulence, de la mesure à haute résolution et du calcul haute performance, de nouvelles connaissances en physique du transport des sédiments sont attendues au cours de la prochaine décennie.


Au LEGI, nous avons développé une expérience de laboratoire spécifique pour étudier le charriage intense en utilisant des sédiments plastiques légers et grossiers (thèse de T. Revil-Baudard, voir film 1).

Film à la caméra rapide d’une expérience de charriage intense réalisée dans le canal à pente variable du LEGI. Vitesse réduite 8 fois. (Thèse de T. Revil-Baudard, 2014 - DGA)

L’utilisation du profileur acoustique de vitesse et de concentration (ACVP, Hurther et al., 2011) développé au LEGI permet de fournir des données collocalisées et synchronisées pour les profils de vitesse, de concentration et de turbulence à des résolutions spatiales et temporelles (voir figure 1).

Figure 1 : Mesures et résultats de simulations diphasiques pour un écoulement de charriage intense, de gauche à droite : vitesse, concentration et contrainte de Reynolds.


À l’aide de ces nouvelles données, nous avons développé et testé les premières Simulations des Grandes Echelles (SGE) diphasiques Eulériennes-Eulériennes (Z. Cheng PhD, voir film 2 et figure 1).

Simulation SGE de charriage intense réalisée avec sedFOAM (Thèse de Z. Cheng, 2016- ONR/NSF)

Les résultats de la simulation SGE permettent de mieux comprendre l’origine physique de l’amortissement de la turbulence et de la dispersion turbulente des particules. Ce travail montre comment les synergies entre expériences, modélisation et simulations peuvent apporter de nouvelles informations sur les processus fondamentaux du transport des sédiments.

Ces activités de recherche seront poursuivies dans le cadre des travaux de doctorat de H. Guta (2019-) et A. Mathieu (2018-).

Simulation SGE de transport en suspension diluée réalisée avec sedFOAM (Thèse de A. Mathieu, en cours- DGA/SHOM MEPELS)

Financements :
  COOPERA/bourse CMIRA région ARA (2015-2017) – PI J. Chauchat
  Projet INSU LEFE/EC2CO MODSED (2015-2017) – PI J. Chauchat
  HYDRALAB+ JRA Complex (2015-2019) – PI D. Hurther
  ANR JCJC SHEETFLOW (2018-2022) – PI J. Chauchat

Etudiants en these et Postdocs
  Thèse T. Revil-Baudard (DGA 2011-2014)
  Postdoc T. Revil-Baudard (Labex TEC21 2017-2018)
  Thèse de Z. Cheng (ONR/NSF 2011-2016) – collab. Prof. T.-J. Hsu (Univ. Delaware, USA)
  Thèse de A. Mathieu (DGA/SHOM MEPELS 2018-) – collab. Prof. T.-J. Hsu (Univ. Delaware, USA)
  Thèse H. Guta (Bourse France-Mozambique & ANR JCJC SHEET FLOW 2019-)

References :
Revil-Baudard et al., 2015, 2016
Cheng et al., 2018a, 2018b