Rhéologie de particules inertielles immergées – RHINOS

Comprendre le phénomène de transport des sédiments dans les rivières, les lacs ou au fond des océans est essentiel pour une gestion durable des plans d'eau et des écosystèmes aquatiques. Le transport de sédiment intervient notamment dans la morpho-dynamique des rivières, les courants de turbidité et les tsunamis. La prédiction et la gestion de ces processus nécessitent une connaissance approfondie des propriétés macroscopiques du mélange fluide-sédiment. Jusqu'à présent leur rhéologie a été obtenue principalement pour des suspensions iso-denses de particules dans des écoulements de cisaillement soit en régime visqueux soit pour des débits importants pour lesquels les effets inertiels sont prépondérants. La transition entre ces deux régimes a été très peu étudiée et est peu comprise, ce qui ne permet pas d’avoir un modèle complet pour prédire des situations plus pertinentes impliquant le transport de sédiments. Ce projet vise à étudier et à modéliser ce régime transitionnel. À cette fin, une campagne conjointe d'expériences et de simulations numériques de pointe sera menée respectivement par les partenaires français et allemands pour étudier le transport de sédiments pour des conditions d'écoulement où l'inertie et la flottabilité deviennent importantes. Cette campagne produira des données hautement résolues sur l’écoulement et la rhéologie d’un lit de particules soumis à un écoulement de cisaillement d’un fluide sous l’effet d’un gradient de pression, pour une large gamme de nombre de Stokes qui compare les effets inertiels aux effets visqueux. Dans une seconde étape, ces données complémentaires seront utilisées pour construire un modèle continu à deux phases afin de modéliser de façon macroscopique le transport de sédiment.