Rides de sable en canal continu

Présentation au sujet: "Rides de sable en canal continu"— Transcription de la présentation:

1 Rides de sable en canal continu
Delphine Doppler1, Thomas Loiseleux2, Philippe Gondret1 et Marc Rabaud1 1 Laboratoire Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques (FAST) Bâtiment 502, Campus Universitaire, Orsay Cedex 2 Unité de Mécanique, Groupe Dynamique des Fluides et Acoustique École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA) 32 boulevard Victor, Paris, France

2

3 Dispositif Experimental
Cellule de Hele Shaw: - écoulement laminaire - sans surface libre - visualisation facile - structures 2D 2 paramètres de Contrôle: débit Q angle d’inclinaison b Billes de verre sphériques, (d = 100 à 200 mm ) dans l’eau

4 g Deux modes de transport granulaire: g b U (r,h) d EROSION AVALANCHE
HYDRODYNAMIQUE AVALANCHE g U Nombre de Shields: g d (r,h) Angle d’inclinaison de la surface libre: b

5 avalanche et écoulement
Seuils de transport Convention b>0 : E E+A >0 U avalanche et écoulement contra-courant q A Absence de transport A b Le seuil d’érosion qc (b) dépend de la pente du lit L’angle maximal de stabilité (avalanche) bc(q) dépend de l’intensité de l’écoulement de fluide clair Loiseleux et al. Subm. to POF

6 Canal faiblement incliné, régime dominé par l’érosion hydrodynamique
bc(q) < b < bc(q) q > qc (b)

7 Rides triangulaires d’érosion
Couplage entre la forme du fond et l’écoulement de fluide clair à travers la loi de transport de matière … 1 cm ‘Bulle de recirculation’

8 Canal fortement incliné, régime dominé par l’avalanche
b > bc(q)

9 de la pente de la surface libre à l’angle maximal de stabilité
Profil de vitesse des grains (d=130m) qui coulent en avalanche obtenu par PIV q < qc(b) avec ou sans contre-écoulement de fluide clair Le débit et le profil de vitesse de l’avalanche sont contrôlés par l’écart de la pente de la surface libre à l’angle maximal de stabilité b - bc(q)

10 Près des seuils … U b t

11 Au-delà des seuils… rides à tourbillon
b-bc(q) élevé Au-delà des seuils… rides à tourbillon b-bc(q) faible b U images de PIV pour ce qui se passe dans la bulle + Image arrachement des grains. Pourrait etre utilise en erosion simple ? Peut etre faut il mettre ce transparent avant? Oui… avant le diag spatio Dépôt dans la bulle aval, image obtenue par PIV réalisée sur les grains movie slowed 7 times d =180mm

12 h(x,t) x t

13 Diagramme spatio-temporel
l (x,t) h (x,t) t= 13 s 1 cm t 1 min x 40 cm

14 Suivi ‘ Lagrangien ’ des rides :
Amplitude A(t) pour différentes rides dans une même manipulation A(t) pour une ride, en échelle semi-logarithmique A (cm) A (cm) t (s) t (s) Croissance exponentielle aux temps courts Saturation aux temps longs

15 Caractéristiques aux temps courts :
d = 130 m Taux de croissance temporel: faible dépendance en  dépend essentiellement de  et d Longueur d’onde initiale: varie peu avec ,  et d

16 Caractéristiques aux temps longs :
d = 130 m d = 130 m Amplitude et longueur d’onde augmentent avec  et , donc avec le cisaillement b-bc(q) élevé b-bc(q) faible

17 Des structures propagatives:
d=186mm  d=132mm  d=112mm Amplitude et longueur d’onde corrélees indépendamment de ,  et d La vitesse de phase dépend essentiellement du diamètre d  g 

18 Rides triangulaires vs. Rides à tourbillon
120 cm 0 cm 0 s 50 cm 10 cm 0 s 2 h 60 s Croissance algébrique Croissance logarithmique Très lente Temps courts Temps longs dynamique Croissance exponentielle Saturation Très rapide

19 Bagnold, Lybie 193_