Interaction fluides-particules solides à l'interface eau-sédiment : Une approche de modélisation diphasique : Une approche de modélisation diphasique

par Duc Hau Nguyen

Thèse de doctorat en Mécanique des milieux fluides

Sous la direction de Sylvain Guillou et de Kim Dan Nguyen.

Soutenue en 2011

à Caen .


  • Résumé

    Ce travail est consacré à l'étude de l'interaction fluide-particule à l'interface eau-sédiment par une approche de modélisation diphasique. La Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres (POD) est utilisée pour l'analyse des résultats numériques. L'approche diphasique diffère de l'approche dite classique en résolvant les équations de conservation de la masse, de quantité de mouvement et de transport pour l'énergie cinétique turbulente séparément pour chaque phase. Les interactions entre le fluide et les particules sont alors représentées par des termes de transfert entre les deux phases. Deux cas avec développement d’une interface entre l’eau claire et une suspension très dense de sédiments sont étudiés : le problème des rejets des produits de dragage en mer (clapage) et le problème de l’instabilité à l'interface eau claire - crème vase sous écoulement (instabilité de Kelvin-Helmholtz). Le modèle diphasique reproduit quantitativement les principaux processus mis en jeu dans le transport sédimentaire de particules non cohésives pour des suspensions denses. Les simulations numériques confirment l'existence d'une différence de vitesse horizontale entre les particules et l'eau. Certains modes POD peu significatifs du point de vue énergétique ou de l'information statistique peuvent s'avérer essentiels du point de vue de l'évolution de l'écoulement.

  • Titre traduit

    Fluid-particle interactions at the sediment-water interface : An approach to modelling of two-phase flow


  • Résumé

    This work is devoted to the study of fluid-particle interactions at the sediment-water interface by a two-phase flow modelling approach. The proper orthogonal decomposition (POD) is used to analyze numerical data. The developed approach differs from the classical one by resolving the mass and momentum equations and the transport equation for turbulent kinetic energy, separately for each phase. Transfer terms of momentum and turbulent kinetic energy between phases take into account fluid-particle interactions. Two problems in which an interface between the clear water and the very dense mixture (water and sediment) are considered: the dredged-sediment releases in the seawater and the instability at the interface between the clear water and the heavy suspension (mixture of water and sediment like mud) (Kelvin-Helmholtz instability). The two-phase flow modelling reproduces quantitatively the main processes involved in sediment transport of non-cohesive particles in very dense suspensions. Especially, the numerical results confirm the existence of a horizontal velocity lag between the fluid and particles. The flow within this structure is successfully captured by a few POD eigenfunctions.

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  • Détails : 1 vol. (159 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-123. Index

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  • Cote : TCAS-2011-85
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