Ecoulement et effondrement de matériaux granulaires humides / Fusion d’une (...) - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

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Ecoulement et effondrement de matériaux granulaires humides / Fusion d’une bille sur un substrat chaud et étalement liquide (12/2016)

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Le laboratoire d’Alembert à l’UPMC propose deux stages :

L’acheminement de granulats dans l’industrie ou les écoulements gravitaires dans la nature motivent de nombreuses études pour comprendre la loi de comportement d’un matériau granulaire ou d’une suspension de particules et la relier aux propriétés mécaniques, physiques, géométriques des grains [1,2]. Par ailleurs, les matériaux granulaires réels sont très souvent partiellement mélangés à un liquide (on dira qu’ils sont mouillés ou non saturés) : sols insaturés, glissements de terrain, avalanches de neige, étapes de fabrication (malaxage, granulation humide, …) de produits pharmaceutiques, agroalimentaires, de matériaux de construction, … Du fait de la tension superficielle et de la viscosité du liquide, les ponts liquides introduisent des forces de cohésion (forces capillaires) et des forces visqueuses (forces de lubrification) entre les grains, qui dépendent du niveau de saturation. Si la rhéophysique des matériaux granulaires saturés (suspensions concentrées) est étudiée de manière approfondie [3], la situation non-saturée reste un champ encore très largement exploratoire [4]. Plus à lire sur le lien
Fusion d’une bille sur un substrat chaud et étalement liquide :
Le projet expérimental consiste à étudier le problème d’une particule solide lors de sa fusion et de son étalement sur un substrat chaud. Répondre à cette question théoriquement nécessiterait de coupler les équations de transferts thermiques, transitions de phase et écoulements fluides pour les conditions aux limites du problème. Nos expériences apporteront des données inexistantes aujourd’hui et permettront de mieux comprendre ce couplage. Cette étude est aussi un point de départ à l’étude à plus long terme de la fusion d’un empilement granulaire (ex. :
processus de fabrication du verre à partir de sable et de sels, cuisson de matériaux divisés solides alimentaires, …). Ce projet est le prolongement de précédents projets et stages de recherche en laboratoire. Nous pourrons collaborer avec Pierre-Yves Lagrée, spécialiste des équations de la mécanique des fluides et Stéphane Popinet, créateur du code de Navier-Stokes Basilisk.
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