Formation, conseil et accompagnement pour le développement professionnel des personnes, des équipes et des organisations

Appréhendez les fondamentaux de la dynamique des milieux granulaires et les méthodes de simulation associées.
Les milieux formés de grains, que l’on rencontre dans de nombreuses industries (agroalimentaire, pharmaceutique, génie civil,…)  et dans de nombreux phénomènes naturels (avalanches, glissements de terrain, déserts, transports de sédiments…), ont  bénéficié ces dernières années d’avancées notables tant au niveau des concepts que des outils. Des méthodes de simulations performantes ont été développées, qui ont permis une meilleure compréhension des comportements singuliers de ces matériaux.
La formation repose sur une présentation des concepts de base nécessaires pour décrire les milieux granulaires et leurs propriétés d’écoulement, concepts à la frontière entre la mécanique des solides et la mécanique des fluides. Les méthodes numériques discrètes qui modélisent le mouvement individuel de chaque grain, ainsi que les méthodes de simulation continue dans lesquelles le milieu est décrit comme un fluide, seront étudiées.

1. Appréhender les bases physiques des comportements de la matière en grains
2. Connaître les différentes méthodes numériques existantes à l’échelle des grains et à l’échelle du milieu continu pour simuler les écoulements.
3. Découvrir l’apport des concepts développés sur des matériaux granulaires simples pour aborder les milieux divisés complexes rencontrés dans l’industrie ou dans les milieux naturels.

La physique des interactions entre grains

1. Forces de  contacts entre grains (élasticité, friction…)
2. Forces  d’adhésion entre grains (van der Waals, humidité, ponts solides)
3. Forces d’interaction hydrodynamique entre des grains et le fluide environnant (lubrification)

Les milieux granulaires : fluide ou solide ?  

1. Comportement solide d’un milieu granulaire (description des empilements, phénomènes de compaction, contraintes dans un silo, élasticité,…)
2. Comportement fluide d’un milieu granulaire (lois de comportement, rhéologie et applications aux avalanches et à la  ségrégation) 
3. Introduction aux mélanges de liquide et de grains (pâtes granulaires, suspensions denses,…)

Simulations numériques discrètes :  modéliser les mouvements collectifs des grains

1. Dynamique moléculaire : principe, méthode, avantages, problèmes…
2. Dynamique des contacts : principe, méthode, avantages, problèmes…
3. Méthode d’analyse des données (principe de moyennage, calcul des contraintes)
4. Exemples  d’applications  : cisaillement, écoulement de silo, avalanche de grains,  sables vibrés et ségrégation, interaction sol-outil…

Simulations numériques continues : le milieu granulaire modélisé comme un fluide.

1. Modélisation des écoulements en fines couches : approches moyennées dans l’épaisseur
2. Modélisation continue par Navier-Stokes à l’aide de rhéologie visco-plastique
3. Notions sur la résolution numérique en volumes finis
4. Exemples d’applications, de résolution et de comparaisons des deux approches :  écoulements sur pentes, érosion, transport de sédiments,  effondrement de silo, vidange d'une trémie, tambour tournant…

Méthode pédagogique

Présentation des fondamentaux, de l'état de l'art et des dernières avancées

Illustration par des exemples concrets issus de l'industrie