Description

Les suspensions denses de particules non colloïdales sont à l’interface entre la mécanique des sols et la rhéologie des fluides visqueux. Leur comportement, fortement non linéaire, dépend d’interactions hydrodynamiques, de contacts frictionnels et de phénomènes de dilatance qui se combinent à différentes échelles. Malgré d’importants progrès récents — en particulier à Grenoble au sein du LEGI, du LRP, du LiPhy ou de 3SR - il n’existe pas encore de modèle continu capable de décrire de manière unifiée les transitions entre régimes élastiques, plastique et visqueux, ni de rendre compte de la migration particulaire associée aux contraintes normales dans les écoulements.
Ce projet de thèse vise à développer un modèle constitutif élasto-visco-plastique pour les suspensions denses en s’appuyant les récents développements expérimentaux et numériques réalisés à Grenoble. L’objectif est d’articuler ces approches dans un modèle macroscopique cohérent, apte à décrire les écoulements stationnaires et transitoires des mélanges grains-liquide, du dense au semi-dense.
Le travail combinera modélisation théorique, simulation numérique particulaire et comparaison avec des données expérimentales issues de la littérature ou de collaborations locales. À terme, le modèle développé devra permettre de mieux comprendre et prédire les phénomènes de liquéfaction, de migration de particules, de mobilisation et d’arrêt d’écoulement pour des suspensions concentrées.
La recherche se limitera aux mélanges non-colloïdaux et aux écoulements faiblement inertiels avec fluide incompressible. On cherchera, pour ce type d’écoulement, à établir et valider un cadre théorique, interprétatif, et des lois constitutives permettant leur modélisation par des EDP continues. Le modèle sera appliqué prioritairement à des écoulement à surface libre sur pentes tels les laves torrentielles, mais il peut aussi concerner des écoulement immergés (avalanches sous-marines et autres phénomènes hydro-sédimentaires), ou des écoulements industriels.

Compétences requises

Le candidat devra avoir un profil mécanicien ou physicien. Il devra avoir des connaissances dans au moins un, probablement deux, de ces trois domaines: - couplages poromécaniques en milieux poreux - mécanique des fluides complexes - physique statistique des systèmes de particules

Bibliographie

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Mots clés

suspension, granulaire