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Thèse en cours

QUE SE PASSE T'IL À L'INTÉRIEUR DES AVALANCHES ?

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Auteur / Autrice : Solène Meinier
Direction : Marie Rastello, Florence Naaim
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Environnement
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels

Résumé

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Le candidat au doctorat mènera avec soin des expériences de laboratoire sur les courants de turbidité de taille finie (FSTC). Le sujet de la thèse sera principalement divisé en trois parties: - La première année sera consacrée à la quantification des caractéristiques macroscopiques des FSTC en relation avec la taille et la densité des particules, l'angle de pente, la quantité de particules libérées. Une partie du temps imparti sera consacrée à l'amélioration des particules iso-indice optique fabriquées. - La deuxième année sera consacrée aux processus microscopiques. L'interaction entre les particules et la turbulence au sein de l'écoulement sera étudiée. L'influence du nombre de Stokes, du nombre de Reynolds des particules, du rapport de densité et de la distribution de la taille des particules sur la physique des phénomènes sera étudiée en détail, car les écoulements seront un mélange d'écoulements granulaires et de suspensions turbulentes. - La troisième année servira de prise de recul pour quantifier l'impact des caractéristiques microscopiques observées sur l'ensemble des phénomènes macroscopiques et sur le comportement global du FSTC, reliant ainsi les résultats des années 1 et 2. Ce travail sera réalisé en lien avec des simulations grande échelle de type LES du même type d'écoulements qui sont actuellement réalisées au LEGI par Julien Chauchat et ses étudiants et des interactions avec les travaux de l'équipe numérique du Pr Venayagamoorthy à Colorado State University avec qui une collaboration active existe. L'ensemble de ces études permettra de construire un diagramme reliant les phénomènes micro et macro par des boucles rétroactives. L'influence de la phase granulaire par rapport à la phase de suspension au sein de la dynamique turbulente de l'écoulement global sera quantifiée en tant qu'indicateur de l'évolution de la phase granulaire. Il s'agit en effet d'une des clés manquantes de la compréhension des comportements des FSTC. Le doctorant sera en charge des tâches suivantes : - Campagnes expérimentales sur l'influence de la taille et de la densité des particules sur les caractéristiques macroscopiques des FSTC ainsi que la préparation des particules iso-indice optique, le traitement des images et l'analyse des données. - Campagnes expérimentales sur la caractérisation de l'interaction entre les particules et la turbulence au sein de la FSTC. La campagne utilisera la PIV, éventuellement la 3D-stereo-PIV. L'analyse détaillée des données constituera également une grande partie de ce volet. - Comparaison croisée avec des études numériques sur des cas similaires dans le cadre de la mise à l'échelle des caractéristiques microscopiques vers les caractéristiques macroscopiques. Certaines études numériques sont actuellement menées au LEGI dans le cadre du projet PALAGRAM financé par l'ANR. L'étudiant en thèse ne sera pas en charge de la partie numérique. Le travail se fera pour une partie au LEGI où une partie des expériences sera menée dans le canal inclinable de 4m de long et de 10 à 30cm de large dont l'inclinaison est variable [0°;45°]). Les dispositifs d'enregistrement vidéo et de mesure PIV sont déjà existants et opérationnels. D'autres expériences auront lieu à l'unité de recherche IGE/Equipe ECRINS (Grenoble) dans le réservoir de 20m3 équipé d'un plan inclinable immergé de 3mx3m afin d'étudier les effets de l'inclinaison couplés à l'influence du caractère 3D des écoulements.