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Thèse soutenue

Etude expérimentale des écoulements granulaires immergés

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Auteur / Autrice : Cyril Cassar
Direction : Maxime Nicolas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique, modélisation et sciences pour l'ingénieur
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Résumé

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Ce manuscrit présente une étude expérimentale et théorique sur les écoulements granulaires immergés le long d'un plan incliné, modèle en laboratoire des avalanches sous-marines. L'étude expérimentale porte sur un écoulement granulaire stationnaire et uniforme, complètement immergé dans de l'eau. Les mesures de vitesse et d'épaisseur montrent que la définition d'un nombre sans dimension dépendant d'un rapport de deux temps caractéristiques permet de comprendre quantitativement de tels écoulements. L'adaptation de ce nombre sans dimension à un écoulement sec ou immergé permet de définir de manière universelle une rhéologie de friction. Intégrée aux équations moyennées dans l'épaisseur, cette rhéologie permet de définir un critère de stabilité entre les écoulements stationnaires et des écoulements instables, en accord qualitatif avec les observations expérimentales. Pour mieux comprendre le rôle du fluide interstitiel, nous avons étudié numériquement la trajectoire d'un bloc poreux en écoulement le long d'une pente rugueuse. Outre la dissipation visqueuse, la présence du fluide peut apporter une lubrification modifiant les trajectoires du bloc poreux, et les angles d'écoulements stationnaires. La dernière partie du manuscrit présente des perspectives sur les écoulements immergés instationnaires ainsi qu'un ensemble de conclusions.