OFFRE DE THESE : ETUDE DES INTERACTIONS ENTRE LAVES TORRENTIELLES ET OBSTACLES PAR MODELISATION COUPLEE DEM - SPH


L'INRAE Grenoble et le Laboratoire 3SR cherchent un.e candidat.e pour une thèse sur la modélisation des interactions fluide/structure en jeu dans l'écoulement de laves torrentielles en présence d'obstacles.

Les laves torrentielles sont des mélanges de blocs rocheux et de boue s’écoulant rapidement (vitesse 0.1-10 m/s). Des barrages sont donc régulièrement mis en place pour contrer les dommages associés à ces phénomènes. Leur conception implique des interactions complexes entre processus relevant de la mécanique des solides et des fluides viscoplastiques. Jusqu'à présent, les laves torrentielles sont modélisées soit par des approches de pure mécanique des fluides (modèles d'écoulement en couche mince, SPH - smooth particle hydrodynamics), soit par des approches granulaires, par exemple, en utilisant la DEM - discrete elements modelling. Ce projet vise à explorer le processus d'arrêt des laves torrentielles en utilisant des modèles numériques avancés couplant la DEM avec la modélisation numérique des fluides viscoplastiques, vraisemblablement en utilisant la méthode SPH, grâce à la plateforme DualSPHysics.

 

La DEM permet de modéliser le comportement des grains grossiers tandis que le couplage avec la SPH permettra d'explorer comment les propriétés viscoplastiques du fluide interstitiel influencent la dynamique macroscopique des laves torrentielles. L'interaction complexe entre les blocs de différentes tailles et le fluide interstitiel viscoplastique pendant la propagation et l'arrêt des laves torrentielles reste mal comprise. Ce travail portera sur une exploration complète s'attachant à répondre aux questions suivantes :

 

1. Quelles sont les performances des modèles DEM-SPH dans la représentation de la propagation des laves torrentielles selon des régimes observés sur le terrain ?

 

2. Comment l'interaction entre les chaînes de force au sein du squelette granulaire et la dynamique du fluide interstitiel viscoplastique détermine-t-elle la transition fluide-solide et donc l'écoulement et l'arrêt des laves torrentielles à l'impact avec un obstacle ?

 

En substance, dans la lignée de Canelas et al. (2017, Journal of Hydraulic Engineering 143:6017012) et Wang et al. (2016, Natural Hazards 81:1981-1998), après une mise en œuvre de la rhéologie complexe des fluides et du couplage solide-fluide, ce projet permettra d'étudier en détail la transition fluide-solide de l'écoulement à proximité des obstacles afin de fournir des recommandations pour le calcul de ces phénomènes dans des modèles à plus grande échelle (moyennés dans l’épaisseur, etc...)

 

Plus de détails concernant l'offre de poste dans le document PDF téléchargeable.

 

Date limite de réception des candidatures : 30 juin 2020

ContactS


 
Guillaume Piton (INRAE)



Vincent Richefeu (3SR)

 

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DualSPHysics platform 

Multiscale investigation of interactions between debris flows and obstacles through coupled DEM-SPH modelling
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