– TRANSOL

Le transport de particules dans un milieu granulaire présente la particularité de se développer dans un milieu évolutif (apport ou arrachement de particules). Ces phénomènes concernent des domaines très variés de l'ingénierie, en particulier le Génie Civil et l'Environnement. - Dans ce projet, porté par une équipe du GeM UMR CNRS 6183, renforcée par une membre du laboratoire de Mathématiques Jean Leray (UMR 6629), une équipe du LTDS UMR CNRS 5513 et une équipe du CEMAGREF, on s'attachera à développer des outils expérimentaux et de modélisation pour des applications potentielles concernant les phénomènes d'érosion internes dans les ouvrages en terre, le renforcement des sols par injection et le transfert de polluants dans les sols. L'objectif du projet est concrètement de proposer une modélisation numérique des phénomènes de transport, de filtration et d'arrachage de particules dans un milieu granulaire. Les trois équipes s'intéressent à ces problématiques par des approches discrète pour le LTDS (une thèse en cours) et le CEMAGREF et continue pour le GeM (une thèse soutenue et une en cours). Il est par conséquent intéressant de mettre en commun ces approches complémentaires pour proposer des réponses pertinentes au problème scientifique complexe posé par ce type d'écoulement. On montrera en particulier que l'approche discrète apporte des paramètres nécessaires à l'approche continue, jusque là évalués de façon phénoménologique. - L'approche continue est basée sur une description macroscopique du milieu poreux, et présente la difficulté de la nécessité d'établir des lois d'évolution de la structure du milieu solide qui prennent en compte l'apport ou l'arrachement de particules solides. Une des originalités de ce projet est de proposer une analyse multi échelle qui doit permettre de mieux appréhender les mécanismes locaux d'interaction fluide-solide (rétention ou départ de particules) qui dépendent de la topologie du milieu. On propose alors une analyse à 3 échelles : l'échelle micro qui correspond à la dimension des particules ou des pores, l'échelle meso qui correspond à l'échelle du volume élémentaire représentatif ou des lois de milieu continu peuvent être écrites ; enfin, l'échelle macro qui correspond à l'échelle où l'on pourra définir les conditions aux limites à prendre en compte dans un problème réel. - Ce projet se compose de 3 parties. - La partie modélisation discrète permettra de comprendre les phénomènes à l'échelle des particules. Elle permettra de prendre en compte de façon approchée à la fois la topologie du milieu et le type d'écoulement. Les outils de modélisation qui seront utilisés sont : une modélisation par éléments discrets 3D des particules solides, et une modélisation par éléments finis du milieu fluide. Des lois d'interaction fluide-particules solides permettront de coupler les deux modélisations. - La partie modélisation continue permettra de traiter le problème à plus ou moins grande échelle. Dans la pratique, les modèles proposés de transfert en milieux poreux prennent rarement en compte le phénomène d'échange de masse. Si cet échange est considéré, le problème de transport est alors simplifié. L'originalité de cette modélisation continue est de proposer un modèle qui traite le transport dans sa globalité avec les aspects couplage et non linéarité prenant en compte la filtration ou l'érosion pouvant se produire dans le milieu. Elle a pour objectif de traiter le problème posé en intégrant les conditions aux limites réelles, en utilisant les résultats expérimentaux ainsi que les résultats de la modélisation numérique discrète pour la définition et l'identification des lois d'évolution du milieu solide. - Enfin la partie expérimentale doit permettre d'identifier les phénomènes aux trois différentes échelles. Elle permettra de valider les approches de modélisation continue et discrète et fournira des éléments d'identification pour les modèles développés. - Le résultat attendu est la construction d'