Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




Nos tutelles

CNRS

Nos partenaires

Rechercher


Accueil > Équipes > Equipe MEIGE : Modélisation, Expériences et Instrumentation pour la Géophysique et l’Environnement > Diffusion scientifique > Séminaires internes

Simulations numériques de la rhéologie des suspensions denses avec un modèle couplé DEM-fluide

Donia Marzougui, 26/06/2014

Les suspensions denses de particules solides immergées dans un fluide se retrouvent dans de nombreux phénomènes naturels tels que le transport de sédiment ou les coulées de débris et de nombreuses applications industrielles comme la mise en oeuvre des bétons ou le transport d’hydrocarbures. La compréhension des lois rhéologiques qui les régissent a fait l’objet d’un important effort de recherche au cours du siècle dernier (Frankel and Acrivos, 1967 ; Brady and Bossis, 1988). Ce problème est complexe de part sa nature diphasique, mettant en jeu une phase fluide (continue) et une phase particulaire (discrète), où les interactions particule-particule et les interactions fluide-particule contribuent au comportement de la suspension. Dans cette contribution, l’écoulement de cisaillement d’une suspension dense soumise à une contrainte normale constante est étudié en utilisant un modèle hydromécanique couplé qui combine la méthode des éléments discrets (DEM) avec une formulation de volume fini à l’échelle du pore PFV (Pore-scale Finite Volume). Les forces de lubrification sont introduites dans le modèle afin de modéliser les interactions hydrodynamiques à courtes portées. Ce modèle est utilisé pour étudier la rhéologie des suspensions denses et identifier les interactions dominant la loi de comportement du milieu. Les résultats des simulations numériques sont en bon accord avec la loi phénoménologique tirée des expériences de Boyer et al. (2011). Contrairement à ce qui est usuellement admis dans la littérature, nos résultats montrent que (i) la contribution des contacts est prépondérante et (ii) la contribution de la lubrification tangentielle n’est pas négligeable devant celle de la lubrification normale, dans la gamme de paramètres investiguées.