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Canal à fond mobile : un tapis roulant pour l’étude des laves torrentielles

Malgré les avancées notables réalisées au cours des 20 dernières années sur la rhéologie des laves torrentielles, la modélisation de ces phénomènes se heurte toujours à un certain nombre de verrous. Ainsi, la dynamique des écoulements ou le rôle du front granulaire généralement observé en tête des coulées restent-ils encore mal compris.

Objectifs scientifiques

Le canal à fond mobile est un dispositif expérimental permettant d’étudier les processus dynamiques actifs à l’intérieur et au front de coulées gravitaires de fluides complexes (fluides à seuil notamment). Il s’agit d’un canal incliné dont le fond est constitué par un tapis roulant « remontant la pente ». Ce tapis assure une recirculation permanente du fluide et permet ainsi d’obtenir des coulées qui sont stationnaires dans le référentiel du laboratoire.

Ce dispositif expérimental vise à étudier :

  • les caractéristiques hydrodynamiques et hydrauliques des coulées, en particulier dans la zone du front,
  • les mécanismes de ségrégation aboutissant à la formation des fronts granulaires,
  • les instabilités des écoulements.

L’objectif de ces recherches est de contribuer à la validation et à l’amélioration des outils de simulation numérique développés au sein de l’UR ETNA.

Dispositif expérimental

Le canal mesure 3 m de long. Sa largeur est réglable dans la gamme 0-0,5 m pour permettre l’étude des effets de bord. La pente est également réglable dans la gamme 0-30°. Le fond est constitué par un tapis roulant en PVC dont la vitesse est contrôlée dans la plage 0.1 – 1.5 m/s. Le canal est fermé à l’amont par un mur rigide qui force la recirculation du fluide. La charge maximale admissible par le dispositif est de 70 kg.

Ce dispositif est utilisé avec des matériaux modèles (fluides viscoplastiques, grains) qui sont représentatifs du matériau constitutif des laves torrentielles. Des techniques d’imagerie et de traitement d’images spécifiques sont développées pour accéder à des mesures haute-résolution de la dynamique interne des écoulements.

Collaborations

Publications

  • G. Chambon, A. Ghemmour, D. Laigle. Gravity-driven surges of a viscoplastic fluid: An experimental study. J. Non-Newt. Fluid Mech., 158, 54-62, 2009.
  • Chambon G., Ghemmour A., Naaim M. Experimental investigation of viscoplastic free-surface flows in steady uniform regime.  J. Fluid Mech., 754, 332-364, 2014.
  • Freydier P., Chambon G., Naaim M. Experimental characterization of velocity fields within the front of viscoplastic surges down an incline. J. Non-Newt. Fluid Mech., 240, 56-69, 2017.

Contact

Dr. Guillaume Chambon
Tél : +33 4 76 76 27 66 - Fax : 04 76 51 38 03
2 rue de la papeterie BP 76 38402 Saint-Martin-d'Hères Cedex
Spécialités : Mécanique des fluides, rhéologie, physique des fluides complexes