Dynamique d'un lit granulaire sous écoulement visqueux oscillant
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The interaction between a granular bed and a viscous oscillating Couette flow is studied. The Shields number is close to 1 and the particle Reynolds number small relative to 1. The injection an ink streak above the ripples shows the existence of a steady streaming directed from troughs to crests. Theoretical calculations including lagrangian deformation of the streak recover the experimental results. Growth of the ripples is then studied. The initial wavelength seems independent of Shields number and is quite scattered. A latency period exists before the onset of instability, during which bed compaction is observed, whereas decompaction occurs during ripple growth. Macroscopic and grain-size behaviours are strongly related. Decompaction seems localised on ripples'crests. An independant part deals with the collapse of a dry granular column. A shallow-water model combined with progressive mass addition enables to reproduce numerically experimental scaling laws for runout distance and height.
Abstract FR:
Cette thèse étudie d'abord l'interaction entre un lit de grains et un écoulement de Couette visqueux oscillant. Le nombre de Shields est d'ordre 1 et le Reynolds de grain petit devant 1. L'injection d'un colorant met en évidence un écoulement moyen uniforme orienté des creux vers les crêtes des rides. Le calcul théorique incluant la déformation lagrangienne du colorant retrouve ces résultats. La croissance des rides est étudiée. La longueur d'onde initiale est indépendante du nombre de Shields. Un temps de latence existe avant croissance et correspond à une compaction du lit. La croissance s'accompagne elle d'une décompaction qui semble localisée aux crêtes. L'étude du mouvement des grains montre un lien étroit avec l'évolution microscopique: vitesses, densité des grains mobiles. Une partie indépendante traite de l'effondrement d'une colonne de grains secs. Un modèle Saint-Venant avec ajout de masse permet de reproduire numériquement les lois d'échelle expérimentales (distance et hauteur).