L’interface interaction écoulement-obstacle

L’interface "interaction écoulement-obstacle" vise à contribuer à la structuration inter-équipes du TR RIVAGE par une animation transversale sur le thème de l’interaction entre les écoulements naturels et les ouvrages.


 

 Au sein de cette interface sont traitées les questions scientifiques suivantes :

  • la structuration des écoulements autour d’obstacles,
  • le comportement mécanique des ouvrages soumis à un chargement,
  • la sollicitation spatiale et temporelle lors de l’interaction écoulement/obstacle.

Les questions scientifiques traitées dans l’interface contribuent à mieux quantifier la vulnérabilité des structures (bâtiments, réseau de transport, ouvrages de protection, etc) soumises aux aléas relatifs aux écoulements naturels, ce qui a des retombées directes pour la mise en œuvre des politiques publiques d’aménagement du territoire avec prise en compte de la gestion des risques naturels.

Un large spectre de problèmes en lien avec l’interaction écoulement-obstacle

En fonction du type d'écoulement mis en jeu mais aussi du type d'obstacle, un large spectre de problèmes en lien avec l’interaction écoulement-obstacle est abordé. Les recherches concernent des écoulements aussi bien de fluides simples que de fluides à rhéologie complexe en lien avec divers écoulements naturels : eau et tsunamis, air chargé en particules pour le transport de neige par le vent et les avalanches de neige poudreuse, fluide granulaire et écoulements de neige (fluage, avalanches), fluide à seuil et laves torrentielles, etc. Les obstacles traités sont divers : changement de pente simulant une plage, barrières à neige, filets et digues paravalanches, tas freineurs, seuils de correction torrentielle, façade d’un bâtiment, etc. Les approches utilisées pour étudier ces problèmes sont multiples et complémentaires : modélisation numérique des écoulements (modèles Saint-Venant, DEM, SPH) et des ouvrages (CASTEM, DEM), modèles réduits de laboratoire, mesures in situ.

Objectif scientifique de l’interface interaction écoulement-obstacle

L’objectif scientifique principal de l’interface est d’appréhender les différentes échelles de temps caractéristiques mises en jeu afin de former les nombres sans dimension gouvernant l'interaction fluide-structure. Certains de ces nombres font intervenir des paramètres liés soit au fluide soit à la structure uniquement alors que d'autres font intervenir à la fois des paramètres du fluide et de la structure. Cette analyse dimensionnelle permet d'identifier les cas où il n'y a pas de réel couplage fluide-structure de ceux où un fort couplage existe. Il ressort que, dans la plupart des travaux conduits au sein de l’interface du TR RIVAGE, le problème d'écoulement autour de l'obstacle, respectivement du comportement de la structure, peut être raisonnablement traité par la mécanique des fluides (la géométrie de la structure est une condition aux limites du problème), respectivement par la mécanique des structures (la sollicitation moyenne est une condition d'entrée du problème). Par contre, l'étude des pics de pression et des fluctuations de pression sur l'obstacle en lien avec la rhéologie du fluide complexe et le type de structure considérés peut, dans certains cas, mettre en jeu des couplages forts et constitue ainsi un verrou majeur à lever dans le cadre de l’interface.

Mise en œuvre de l’interface interaction écoulement-obstacle

L’interface « interaction écoulement-obstacle » s’appuie sur un ensemble de programmes structurants. Plusieurs projets européens (CADZIE, SATSIE, THARMIT, IRASMOS, DYNAVAL, MAP3), nationaux (PRANE, OPALE, MONHA, MOPERA) et régionaux, ainsi que de nombreuses plateformes expérimentales de laboratoire (bi-plan granulaire et canal de boue en particulier) et de terrain (col du Lautaret, Flaine, Taconnaz, etc.) ont traité ou traitent de la question de l’interaction écoulement-obstacle. Un ou plusieurs séminaires sont organisés chaque année pour partager et discuter les recherches et les résultats relatifs à l’interaction écoulement-obstacle. Enfin, il faut noter que l’animation de l’interface pourra être bientôt renforcée autour du simulateur EOR (Ecoulements-Ouvrages-Risques) d'Irstea de Grenoble, financé en grande partie par le CPER et visant à fournir une plateforme expérimentale novatrice et collaborative (autres établissements de recherche, universités et partenaires industriels) dans le domaine de l’interaction écoulement-obstacle.

Contact

Faug Thierry
Tel : +33 4 76 76 28 28
thierry.faug@irstea.fr
Qualifications : mécanique des fluides, hydrodynamique, avalanches granulaires, interaction écoulement-obstacle