Etude théorique et expérimentale des phénomènes d'envol et de saltation de particules dans une couche limite turbulente

Theoretical And Experimental Study Of The Take-Off And Saltation Of Particles In A Turbulent Boundary Layer

• Auteur / Autrice : Jean-Marc Foucaut
• Direction : Michel Stanislas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couche limite turbulente

Érosion éolienne

Résumé

Afin de caracteriser les phenomenes d'envol de particules dans une couche limite turbulente dont on a decrit les caracteristiques sur paroi lisse puis rugueuse, on presente un critere de vitesse limite d'envol base sur les travaux de bagnold et de white qui ont observe l'existence de plusieurs comportements: la saltation pour les plus grosses particules, plus particulierement etudie dans le memoire, et la suspension pour les plus petites. On a modelise les trajectoires de particules en saltation. On a mis en evidence l'existence d'une portance et d'un moment, lies a la presence de la paroi. Lors de l'envol, on impose a la particule des accelerations importantes, les vitesses initiales etant nulles contrairement aux modeles habituellement rencontres. On a montre que le debit solide qui s'envole est proportionnel a la difference des contraintes parietales avec et sans envol. A l'aide de l'analyse dimensionnelle, on a mis au point un modele capable de predire le debit solide dans une couche de saltation etablie. A partir de techniques de mesure originales, elaborees autour d'une soufflerie de type eiffel que l'on a qualifiee, on a procede a une validation experimentale de tous ces modeles. Des mesures de profils de vitesse sur paroi rugueuse ont notamment permis de caracteriser la vitesse de frottement en fonction du parametre de rugosite. Plusieurs dispositifs experimentaux automatises ont ete realises pour mesurer la vitesse limite d'envol et pour effectuer des mesures de trajectoires et de debit de matiere. Les trajectoires obtenues par le calcul sont tres proches de celles mesurees. Le modele de debit solide a ete valide et les essais sur divers materiaux ont permis de proposer une loi generale pour sa prediction.