Ecoulement granulaire sous l'action de la force centrifuge: Application en agro-environnement à la problématique de l'épandage - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Granular flow under the action of the centrifugal force: Application in agro-environment to the problematics of spreading

Ecoulement granulaire sous l'action de la force centrifuge: Application en agro-environnement à la problématique de l'épandage

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes physiques mis en jeu lors de l'interaction d'un milieu granulaireavec une paroi en rotation. Cette situation s'inspire du procédé d'épandage centrifuge de particules d'engrais enagroenvironnement dont la maîtrise est encore mal assurée dans la pratique.Dans la première partie de cette thèse, un flux dilué de particules a été considéré. On étudieexpérimentalement et théoriquement la nature des trajectoires impliquant frottement, roulement, choc, pour troistypes de particules de formes bien caractérisées et une modélisation de ces trajectoires est proposée en introduisantun frottement de roulement à partir des expériences. Dans la seconde partie de cette thèse, on étudie par la méthode des éléments discrets, le cas d'un écoulementdense le long de la paroi en rotation. L'écoulement consiste en une première phase de choc suivie d'une élongationsous l'action combinée des forces d'inertie (centrifuge, Coriolis) et enfin d'un mouvement de particulesindépendantes. On montre que le flux de particules est soumis à une sollicitation complexe qui associe des taux dedéformation essentiellement de type traction, compression et dans une moindre mesure de cisaillement. On déterminepar la modélisation un coefficient de frottement effectif de l'écoulement granulaire le long de la paroi en fonction dudegré de liberté de rotation des particules de l'écoulement ainsi que de leurs propriétés mécaniques.On termine en précisant les questions qui restent en suspens concernant la tribologie de contact entreparticules en vue d'une caractérisation quantitative de ces écoulements pour les différents types de granulés.
This PhD Thesis focuses on the physical mechanisms in play during the interaction of a granular materialwith a rotating boundary. This configuration is inspired by the process of centrifugal spreading of fertilizer particlesin agro-engineering.In the first part of this thesis, a dilute flow of particles has been considered. We study experimentally andtheoretically the features of the trajectories involving friction, rolling and collisions for three kinds of particles ofwell characterized shape and a modelling of these trajectories is proposed by introducing a rolling friction coefficientcalibrated by experiments. In the second part of this PHD thesis, we study using the discrete element method, the case of a densegranular flow of particles along a rotating boundary. The flow consists firstly of an impact followed by an elongationunder the added action of the inertial forces (Centrifugal, Coriolis) and at last an independent motion of the particles.We show that the flow of particles is subjected to a complex strain rate involving traction, compression and to a lessextent shear. We show that we can define at the continuum scale an effective friction coefficient of the granular flowalong the boundary as a function of the degrees of freedom of the particles in the flow as well as their mechanicalproperties. We finish by addressing some open questions on tribology and contact mechanics in order to achieve aquantitative characterization of these flows for the different kinds of granules.
Fichier principal
Vignette du fichier
2009CLF21977.pdf (3.25 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-02614590 , version 1 (21-05-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02614590 , version 1

Citer

Aurélie Le Quiniou. Ecoulement granulaire sous l'action de la force centrifuge: Application en agro-environnement à la problématique de l'épandage. Génie des procédés. Université Blaise Pascal, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02614590⟩
55 Consultations
68 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More