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Passage d’air à travers un milieu granulaire immergé : Dynamique en surface et en volume
Lorsque de l’air est injecté à la base d’une couche de grains immergée, il traverse le système par percolation ou fracturation. Il forme ainsi plusieurs chemins qui atteignent la surface libre de la couche à des endroits différents. Nous avons réalisé l’étude expérimentale de ce processus (configuration 2D et 3D), ainsi que son analyse numérique et théorique. Dans un premier temps, nous nous sommes concentrés sur la dynamique d’invasion de l’air dans le milieu, à temps court et à temps long, lors de l’injection d’un flux d’air continu. À temps long, la taille typique de la région explorée par l’air (zone fluidifiée) peut être expliquée par un processus diffusif [1]. Nous avons également étudié l’effet de la gravité, en inclinant la cellule expérimentale. La comparaison des résultats avec des simulations numériques pour l’injection d’un volume d’air fixé permet de caractériser la morphologie de la zone d’invasion. Nous montrons que la hauteur et la largeur typique de la région explorée par l’air ne dépend pas uniquement du volume injecté, mais peut s’exprimer en fonction d’un paramètre χ sans dimension qui représente les effets relatifs de la gravité et de la capillarité [2]. Nous présenterons quelques résultats préliminaires montrant la dynamique d’évolution de la zone fluidifiée en fonction des différents paramètres. Enfin, lorsqu’on augmente la hauteur d’eau au-dessus de la couche granulaire, l’advection et le dépôt successif des grains forment un cratère, composé de deux dunes qui croissent et s’éloignent du centre. La taille typique du cratère augmente de façon logarithmique dans le temps, indépendamment du processus d’émission du gaz [3].
Références –
[1] G.Varas, V. Vidal & J.-C. Géminard, Phys. Rev. E 83, 011302 (2011).
[2] G.Varas, V. Vidal & J.-C. Géminard, Phys. Rev. E 83, 061302 (2011).
[3] G.Varas, V. Vidal & J.-C. Géminard, Phys. Rev. E 79, 021301 (2009).
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