Etude de quelques aspects du transport éolien des matériaux granulaires: Processus de saltation et formation des rides. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Study of some properties of the eolian transport of granular materials: Saltation process and formation of wind ripples

Etude de quelques aspects du transport éolien des matériaux granulaires: Processus de saltation et formation des rides.

Résumé

The study of this thesis deals with the problematic of eolian sand transport. We investigate the saltation process which is the main transport mechanism of grains in an air flow. Saltating grains move typically by successive jumps over a granular bed. As these grains collide with the bed, some grains are ejected. The ejection mechanism has been studied through a model experiment of collision between an incident bead and a two-dimensional granular packing. The process has been studied, in details, varying the impact speed of the bead, the packing height, the elastic properties of the bead and the packing disorder. Distribution laws for ejection speeds have been established. Furthermore, we have shown that the ejection process is extermely sensitive to the disorder in the packing: in the case of a disordered packing, a greater number of beads are ejected. At last, we develop a phenomenological model based on a simplified description of the propagation of the shock wave in the packing.
The last part of the thesis deals with some aspects of eolian transport at another scale: the larger scale of wind ripples and sand dunes. We proposed a model for ripple formation which predicts the spatio-temporal evolution of these patterns. The parameters of the model are directly linked to the ejection laws determined experimentally. We show, in particular, that the ripples coarsen in course of time, which is experimentally observed.
Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans la problématique du transport éolien du sable.
L'étude principale porte sur un aspect particulier du transport par saltation. La saltation désigne le mouvement par saut des grains de sable emportés par le vent. Lors du rebond du grain en saltation sur le lit de sable, certains grains peuvent ètre éjectés. Ce mécanisme d'éjection a été étudié à partir d'une expérience modèle de collision d'une bille sur un empilement bidimensionnel de mêmes billes. Une étude détaillée de ce processus a été réalisée, en fonction de la vitesse d'impact de la bille incidente, de la hauteur de l'empilement, des propriétés élastiques des billes ainsi que de la géométrie de l'empilement. Des lois de distribution des vitesses d'éjection ont été établies. Par ailleurs, nous avons montré que le processus d'éjection est extrèmement sensible au désordre au sein de l'empilement: dans le cas d'un empilement désordonné, un plus grand nombre de billes est éjecté. Enfin, nous avons développé un modèle phénoménologique basé sur une description simplifiée de la propagation à travers l'empilement, de l'onde de déformation générée par le choc. Ce modèle permet d'interpréter certains résultats expérimentaux du processus d'éjection.
La dernière partie de cette thèse aborde certains aspects du transport éolien à une autre échelle: celle des structures éoliennes telles que les rides et les dunes. Un modèle de formation des rides éoliennes est proposé qui est capable de prédire l'évolution spatio-temporelle de ces structures. Les paramètres du modèle sont reliés directement aux lois d'éjection déterminées expérimentalement. Nous avons mis en évidence notamment un phénomène de murissement des rides: la longueur d'onde augmente au cours du temps, ce qui est observé expérimentalement.
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Dates et versions

tel-00199032 , version 1 (18-12-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00199032 , version 1

Citer

François Rioual. Etude de quelques aspects du transport éolien des matériaux granulaires: Processus de saltation et formation des rides.. Physique [physics]. Université Rennes 1, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00199032⟩
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