Érosion éolienne d'un lit de particules à large spectre granulométrique

Wind erosion of a multiple grain-size bed

• Auteur / Autrice : Isabelle Descamps
• Direction : Bernard Baudoin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saltation (géologie)

Modèles mathématiques

Particules (linguistique)

Couche limite turbulente

Érosion éolienne

Transfert de masse

Mots clés libres

Emissions diffuses

Flux massique envolé

Saltation

Transfert de masse

Modélisation

Erosion éolienne

Couche limite turbulente

Résumé

L'objectif de cette recherche est d'améliorer la précision de la quantification des émissions diffuses de poussières provoquées par l'érosion éolienne des tas de minerais et charbon sur les sites sidérurgiques. Seules quelques études expérimentales récentes ont été menées sur des matériaux ayant une répartition granulométrique large. Elles ont montré que la présence de particules relativement grosses à la surface du lit entraînait une décroissance temporelle du flux massique envolé. Au cours de la présente étude, un modèle stochastique d'érosion éolienne, prenant en compte les répartitions granulométriques larges, a été développé. Il repose sur le lien étroit entre l'envol de particules et les structures tourbillonnaires pariétales. Il permet de prédire une décroissance temporelle du flux massique émis à partir d'un lit de particules soumis à un écoulement turbulent. La rapidité de décroissance dépend de la vitesse de l'écoulement et des caractéristiques des particules.

This research deals with diffuse dust emissions on steelwork sites. It aims to estimate more accurately dust emissions due to wind erosion of exposed aggregate storage piles. Previous studies have shown the importance of the surface material's characteristics on aerodynamic entrainment. Only few recent experimental investigations focused on multiple grain-sized bed. They show that coarser particles at the bed's surface induces a temporal decrease in the emitted mass flux. In the present study, a stochastic wind erosion model, which takes into account a wide size distribution of materials, has been developed. It is based on the interaction between particles take-off and turbulent coherent structures. It allows to predict a temporal decrease in emitted mass flux from a multiple grain-size bed exposed to a turbulent flow. The rate of this decrease depends on the flow velocity and the characteristics of the particles. Numerical results were compared to experimental datas for adjustments.