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Séminaire MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      

Lundi 15 décembre 2008 à 11h30
Bâtiment Condorcet, 4ème étage, salle 454 A.

Pascale Aussillous
(GEP, IUSTI, Polytech. Marseille
)


Couplage  grain - écoulement : érosion, dune, liquéfaction

Une des difficultés des mélanges denses de grains et de liquide est que les grains interagissent à la fois par interactions de contact et par l’intermédiaire du fluide interstitiel. Nous nous intéresserons à deux cas où le couplage grain - écoulement joue un rôle fondamental :
Un lit de particules soumis à un écoulement de fluide, par exemple le lit d'une rivière ou les dépôts d'hydrates dans un pipeline, peut évoluer de différentes manières. Dans la géométrie d'un tube, nous avons déterminé l'existence de plusieurs régimes : particules immobiles, mouvement du lit plat (érosion), formation de dunes
(laminaires, à vortex, ou sinueuses). Le lit de particules se met en mouvement quand les forces hydrodynamiques deviennent supérieures au poids apparent des particules, c'est-à-dire pour un nombre de Shields critique. Un modèle continu à deux phases, dans lequel nous avons utilisé une rhéologie de type frottement solide pour modéliser la
contrainte solide, nous permet de déterminer le flux de particules et le seuil d'apparition des dunes laminaires.

Les sédiments qui se déposent au fond des océans forment un sol peu dense qui peut toutefois supporter des contraintes : on construit sur les fonds marins des plates-formes, on y dépose des pipelines... Cependant, lors de tempêtes, le sol peut se déstabiliser et littéralement se liquéfier transitoirement. Les structures coulent
alors dans le sol pour finalement se retrouver piégées dans un sol plus compact. Ce phénomène est connu sous le nom de liquéfaction des sols. L’explication qualitative est que le milieu tente de se compacter sous l’effet des perturbations, ce qui induit une éjection de l’eau interstitielle. Cet écoulement peut s’avérer suffisant pour
fluidiser le milieu et porter transitoirement les grains. Si le mécanisme est qualitativement compris, les détails de la liquéfaction et le couplage eau-milieu granulaire posent de sérieux problèmes, en particulier dans le cas de la liquéfaction sous vague.