Franck Lominé

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Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique

  • Érosion interne
  • Géomatériaux
  • Hydrodynamique
  • Modélisation numérique

Écoulements de particules dans un milieu poreux

Dispositif expérimental

Le dispositif expérimental permettant l'étude du transport de petites particules à travers un milieu poreux, est constitué d'une cellule de plexiglass qui sert de support au milieu poreux. Ce milieu est modélisé par un empilement de billes de verre de diamètre D au-dessous duquel on place une balance piézoélectrique permettant une mesure très précise de l'évolution temporelle de la masse de matière à la sortie du milieu poreux. Nous disposons également, sous le milieu poreux, un réceptacle compartimenté permettant d'avoir accès aux positions des particules à la sortie du milieu poreux. Les particules injectées dans la structure poreuse sont des billes de diamètre d=1 mm choisi tel que l'on se place loin du seuil de capture géométrique. Plus d'informations sur ce seuil peuvent être trouvées ici. Ces petites particules sont initialement contenues dans un distributeur à ouverture verticale. Le distributeur est formé de cubes concentriques pour permettre un lâcher ponctuel quel que soit le nombre de particules. L'ouverture du distributeur est pilotée via un ordinateur et le signal émis par le piézoélectrique est recueilli, après amplification, via une carte d'acquisition. Pour réaliser des expériences reproductibles, nous contrôlons la formation des ponts capillaires en maintenant constant le taux d'humidité.

schema du dispositif experimental

Avec ce dispositif, nous pouvons étudier les variations du temps moyen de transit en fonction de la hauteur de l'empilement, du coefficient de restitution, du rapport de taille entre les billes en transit et celles constituant le poreux, ainsi qu'en fonction du nombre de particules injectées dans la structure, etc. Nous pouvons également déterminer la dépendance de la distribution des particules à la sortie du milieu poreux en fonction de ces mêmes paramètres. Ceci permet de remonter à la mesure des coefficients de dispersion. De plus amples informations sur ce dispositif et les résultats qu'il a permis d'obtenir sont disponibles dans les références suivantes : Lominé et Oger, 2006; Lominé, 2007, Lominé et Oger. 2009.

Parallèlement à ce dispositif expérimental, des programmes de modélisation ont été développés. Plus d'informations sur la modélisation numérique du phénomène de percolation spontanée sont disponibles sur cette page.