Search

ICSE'10, 10th International Conference on Scour and Erosion, on line, ETATS-UNIS, 18-/10/2021 - 21/10/2021; Scouring processes are a major cause of instability and destruction of structures (bridges, earthworks and buildings) especially during major floods. The consideration of these erosion phenomena remains too empirical, especially because they are particularly complex and involve many disciplinary fields: soil mechanics, fluid mechanics, structures... With a view to going beyond this empiricism, to develop knowledge and finally to improve diagnosis, warning and management methods, the SSHEAR project (?Soils, Structures and Hydraulics: Expertise and Applied Research?), supported by ANR (French ?National Research Agency?), has combined 6 partners with these skills. Its objective is to improve knowledge on scour mechanisms and to develop innovative tools for observation and modeling at the scale of both experimental models and full-scale structures.; Les processus d'affouillement sont une cause majeure d'instabilité et de destruction des structures (ponts, terrassements et bâtiments), en particulier lors des grandes inondations. La prise en compte de ces phénomènes d'érosion reste trop empirique, notamment parce qu'ils sont particulièrement complexes et font appel à de nombreux champs disciplinaires : mécanique des fluides, structures... Dans le but de dépasser cet empirisme, de développer des connaissances et enfin des méthodes de diagnostic, d'alerte et de gestion, le projet SSHEAR, soutenu par l'ANR, a associé 6 partenaires à ces compétences. Son objectif est d'améliorer les connaissances sur la mécanique de l'affouillement et de développer des outils innovants d'observation et de modélisation à l'échelle de modèles expérimentaux et de structures en vraie grandeur.

International audience; The transport, dispersion and resuspension of particles occur in industrial fluid dynamical processes as well as environmental and geophysical situations. Whereas the resuspension of an immersed granular bed by fluid flows such as vortices or shear flows has been the focus of many studies, the ability to fluidize particles with a vertical gradient of temperature remains poorly understood. Using laboratory experiments with a localized heat source, we observe that a massive entrainment of particles into the fluid volume occurs beyond a threshold temperature. The buoyancy driven fluidized bed then leads to the transport of solid particles through the generation of particle-laden plumes. We show that the destabilization process is driven by the thermal conductivity inside the granular bed and demonstrate that the threshold temperature depends on the thickness of the granular bed and the buoyancy number, i.e. the ratio of the stabilizing density contrast to the destabilizing thermal density contrast.

International audience

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Au-delà du phénomène bien connu de flux et de reflux de la mer sur nos rivages, les marées sont également responsables de phénomènes très variés. Nous présenterons une première vérification expérimentale que l’auto-intéraction d’un mode inertiel non-linéaire avec lui-même peut conduire à un écoulement axisymétrique intense dans une sphère en rotation. Ces résultats sont significatifs pour la génération de vents zonaux dans les planètes et les étoiles.

The transition between isotropic 3D turbulence and anisotropic quasi-2D turbulence in a rotating frame is experimentally investigated. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a rotating water tank, and the velocity field in a plane perpendicular to the rotation axis is measured by means of particle image velocimetry. We first describe the differents regimes that characterize the energy decay: a range of approximate self-similar decay is found for times smaller than the Ekman time scale, instead of an exponential decay is found at larger times. The experimental decay exponents are found in good agreement with the predicted values from a phenomenological model, in which both the effects of the rotation and the confinement are taken into account. Even at very weak rotation rates, rotation is shown to have a strong influence on the decay law, by making the vertical integral scale to quickly growth through the propagation of inertial waves. Then we present the influence of a background rotation on the energy transfers from scale to scale. The velocity derivative skewness decreases with the microscopic Rossby number, reflecting the inhibition of the energy transfers by the background rotation. Finally, we present new results about the asymmetry between cyclones and anticyclones which characterize rotating flows. During the decay, a growth of the asymmetry towards cyclonic vorticity is observed as a power law of time as long as the confinement is negligible.; La transition entre la turbulence isotrope 3D et la turbulence anisotrope quasi-2D sous l'effet d'une rotation d'ensemble est étudiée expérimentalement. Un écoulement turbulent est généré par la translation d'une grille dans une cuve remplie d'eau en rotation, et un système de vélocimétrie par images de particules est utilisé pour mesurer les champs de vitesse instantanés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Nous décrivons dans un premier temps les différents régimes qui caractérisent la décroissance de la turbulence : une loi approximativement autosimilaire est présente pour des temps plus petits que le temps d'Ekman, tandis qu'une décroissance exponentielle de l'énergie prend place à temps long. Les exposants de déclin mesurés expérimentalement sont en assez bon accord avec les valeurs prédites par un modèle phénoménologique, dans lequel les effets de la rotation et du confinement sont pris en compte. Même à très faible vitesse, la rotation a une grande influence sur la loi de déclin de l'énergie en faisant que l'échelle intégrale verticale croît beaucoup plus rapidement à travers la propagation d'ondes d'inertie. Nous décrivons, par la suite, l'influence de la rotation sur les transferts d'énergie à travers les échelles. Le coefficient d'asymétrie des dérivées de vitesse décroît comme le nombre de Rossby microscopique, reflétant l'inhibition des transferts d'énergie par la rotation d'ensemble. Enfin nous présentons des résultats nouveaux concernant l'asymétrie cyclone-anticyclone qui caractérise les écoulements en milieu tournant. L'analyse temporelle de cette asymétrie a montré une croissance en loi de puissance tant que le confinement n'est pas présent.

The transition between isotropic 3D turbulence and anisotropic quasi-2D turbulence in a rotating frame is experimentally investigated. Turbulence is generated by rapidly towing a grid in a rotating water tank, and the velocity field in a plane perpendicular to the rotation axis is measured by means of particle image velocimetry. We first describe the differents regimes that characterize the energy decay: a range of approximate self-similar decay is found for times smaller than the Ekman time scale, instead of an exponential decay is found at larger times. The experimental decay exponents are found in good agreement with the predicted values from a phenomenological model, in which both the effects of the rotation and the confinement are taken into account. Even at very weak rotation rates, rotation is shown to have a strong influence on the decay law, by making the vertical integral scale to quickly growth through the propagation of inertial waves. Then we present the influence of a background rotation on the energy transfers from scale to scale. The velocity derivative skewness decreases with the microscopic Rossby number, reflecting the inhibition of the energy transfers by the background rotation. Finally, we present new results about the asymmetry between cyclones and anticyclones which characterize rotating flows. During the decay, a growth of the asymmetry towards cyclonic vorticity is observed as a power law of time as long as the confinement is negligible.; La transition entre la turbulence isotrope 3D et la turbulence anisotrope quasi-2D sous l'effet d'une rotation d'ensemble est étudiée expérimentalement. Un écoulement turbulent est généré par la translation d'une grille dans une cuve remplie d'eau en rotation, et un système de vélocimétrie par images de particules est utilisé pour mesurer les champs de vitesse instantanés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Nous décrivons dans un premier temps les différents régimes qui caractérisent la décroissance de la turbulence : une loi approximativement autosimilaire est présente pour des temps plus petits que le temps d'Ekman, tandis qu'une décroissance exponentielle de l'énergie prend place à temps long. Les exposants de déclin mesurés expérimentalement sont en assez bon accord avec les valeurs prédites par un modèle phénoménologique, dans lequel les effets de la rotation et du confinement sont pris en compte. Même à très faible vitesse, la rotation a une grande influence sur la loi de déclin de l'énergie en faisant que l'échelle intégrale verticale croît beaucoup plus rapidement à travers la propagation d'ondes d'inertie. Nous décrivons, par la suite, l'influence de la rotation sur les transferts d'énergie à travers les échelles. Le coefficient d'asymétrie des dérivées de vitesse décroît comme le nombre de Rossby microscopique, reflétant l'inhibition des transferts d'énergie par la rotation d'ensemble. Enfin nous présentons des résultats nouveaux concernant l'asymétrie cyclone-anticyclone qui caractérise les écoulements en milieu tournant. L'analyse temporelle de cette asymétrie a montré une croissance en loi de puissance tant que le confinement n'est pas présent.