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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Thèses 2006-2009 au CRPP : sujets proposés

Mécanique de boues : écoulements et phénomènes de ségrégation

Directeurs de thèse : Bernard Pouligny - Patrick Snabre

Un matériau modèle de « boue » est constitué de particules submillimétriques immergées dans un fluide visqueux. Les particules sont en général plus lourdes que le fluide (au repos, elles forment un sédiment). Nous étudions des boues très concentrées, où le nombre de particules par unité de volume est proche du maximum réalisable (concentration de l’empilement dense aléatoire). La façon dont coule cette collection de particules est très différente de celle d’un fluide classique : on observe des effets de seuil et de glissement, une répartition inhomogène des particules (migration), une localisation de la vitesse (seule une partie du système est cisaillée), des écoulements « secondaires » et des instationnarités (séismes, fluctuations de vitesses). Lorsqu’on mélange deux sortes de particules, typiquement des grosses et des petites, l’écoulement a pour conséquence de partiellement séparer les deux espèces (on parle de « ségrégation »). Le phénomène est spectaculaire et en même temps très gênant dans les applications où il est crucial de garder partout une même composition (bétons, propergols « solides » de fusées...). Notre équipe étudie ces questions, avec une « boue de laboratoire » constituée de sphères de plexiglas, immergées dans une huile. Nous observons la sédimentation, les écoulements et la ségrégation par des moyens optiques (fluorescence, speckle, poursuite de particules), et avons commencé un travail de modélisation sur les écoulements. Le sujet proposé consiste à continuer ces travaux, à la suite de la thèse de Marie Lenoble, soutenue récemment. Les questions sont assez nombreuses pour que différents menus puissent être composés, en fonction des goûts et compétences de l’étudiant : la thèse peut-être entièrement expérimentale ou théorique, ou mixte.

Ségrégation dans une boue bidisperse en écoulement entre deux cylindres coaxiaux
Ségrégation dans une boue bidisperse en écoulement entre deux cylindres coaxiaux
Répartition spatiale des petites particules (photo de gauche) et des grosses particules (photo de droite).