Ecoulements granulaires bidimensionnels sur un plan incliné

AZANZA

Type de document
THESE
Langue
français
Auteur
AZANZA
Résumé / Abstract
Cette thèse est consacrée aux écoulements granulaires sur un plan incliné. Nous avons mis au point un canal d'écoulement bidimensionnel, constitué de deux plaques en verre, dans lequel s'écoule une seule couche verticale de billes métalliques de 3 mm de diamètre. Ces écoulements sont filmés à l'aide d'une caméra numérique rapide. Les films numériques ainsi obtenus sont analysés par traitement d'image afin de déterminer la position et la vitesse de chaque particule. En parallèle, des expériences numériques purement bidimensionnelles ont été réalisées en utilisant la méthode de dynamique des contacts. A partir des observations expérimentales et numériques, nous avons défini cinq régimes macroscopiques d'écoulement pour lesquels nous donnons la forme caractéristique des profils de compacité, vitesse et température granulaire. Nous précisons la dépendance de ces régimes vis à vis des paramètres de contrôle de l'expérience (angle d'inclinaison du plan, débit ou hauteur de l'écoulement, nature du matériau et du fond rugueux,). Les transitions entre les régimes sont définies d'un point de vue énergétique. Dans les régimmes dilués (billes d'acier), le milieu est complètement astructuré et la distribution des vitesses est asymétrique et anisotrope. La loi de comportement identifiée est voisine de celle de la théorie cinétique mais un désaccord subsiste envers l'équation de l'énergie. L'accord entre les profils expérimentaux et numériques est qualitatif. Dans les régimes denses (billes d'aluminium), les positions des particules sont fortement corrélées. Nous observons des lois d'échelle sur la vitesse (dépendances en inclinaison, hauteur et coefficient de frottement, indépendance en coefficient de restitution) qui ne peuvent pas être expliquées par les théories usuelles. L'accord entre les expériences et les simulations est dans ce cas quantitatif.
Editeur
ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES - ENPC

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