Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

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Transport de particules sur le fond et formation de dunes (Projet ANR Dunes)

L’interaction entre un lit de particule et un écoulement cisaillé intervient dans de nombreux phénomènes naturelles ou procédés industriels. Citons par exemple le transport de particules sédimentaires dans les rivières ou en milieux côtiers et estuariens. Ce transport donne souvent lieu à la formation de structures sédimentaires sous-marines comme les rides et les dunes qui jouent un rôle déterminant dans la dynamique littorale. Dans le domaine industriel, ce phénomène intervient dans les procédés de production de pétrole ou dans le transport de matériaux granulaires dans les industries pharmaceutiques et agro-alimentaire. Quand un lit de particules est soumis à un écoulement cisaillé, les particules à la surface du lit peuvent être mises en mouvement. Après la mise en mouvement, il arrive couramment que le lit se déforme entraînant la formation de rides ou de dunes.

Dans des travaux récents, Ouriemi et al. (2009} ont appliqué les équations diphasiques [Jackson (1997, 2000)] aux problèmes du transport sur le fond ("Bed-load") et à la formation de rides et de dunes sur un lit granulaire soumis à un écoulement laminaire en conduite. Dans le cadre de mon post-doctorat à l’IUSTI, en collaboration avec Marc Médale, j’ai développé un modèle numérique tridimensionnel aux éléments finis pour la simulation de ce problème. Une partie de mon travail a consisté à implémenter et valider une technique numérique permettant de simuler l’écoulement de fluide à seuil de type Bingham) : (régularisation de la viscosité). L’objectif était de simuler l’écoulement de milieux granulaires denses qui ont ce type de comportement : Loi de Coulomb ou loi µ(I) [GDRmidi (2004)]. Nous avons validé l’implémentation tridimensionnelle des équations diphasiques proposées par Ouriemi et al. (2009). Ce travail fait l’objet d’une publication dans Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering [Chauchat and Médale (2010)].

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