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Contribution à la modélisation de l’écoulement du fluide viscoplastique sur des plans inclinés et des canaux raides par la Mécanique des Fluides Numérique ou MFN.
Madaminesauteur (s) : RAKOTONANDRASANA Iarisoa Riana ; VAZQUEZ José ; RAKOTO Rambinintsoa David ; Nicolas Schaer ; RASOLOFONIAINA Jean Donné
Mots clés : CFD, fluides à seuil, écoulements à surface libre, plans inclinés, rhéologie, canaux raides.
[FRS] Les laves torrentielles qui se produisent en zone montagneuse sont la plupart du temps assimilées à des fluides non newtoniens à seuil de contrainte. Ce sont des fluides qui nécessitent une contrainte minimale pour pouvoir s’écouler. En dessous de cette valeur minimale, les fluides à seuil de contrainte restent solides. Jusqu’à présent, le diagnostic et la détermination des zones de danger des laves torrentielles sont étudiés avec des modèles numériques unidimensionnel (1D) et bidimensionnel (2D). Cependant, certains phénomènes ont un comportement tridimensionnel comme l’étalement de l’écoulement sur le terrain naturel. L’objectif ici est d’utiliser la mécanique des fluides numérique(MFN) ou Computational Fluid Dynamics (CFD) pour reproduire les propriétés de l’écoulement à surface libre des fluides à seuil sur un plan incliné et en descendant un canal raide. La modélisation du comportement du fluide à seuil a été réalisée avec le logiciel OpenFoam. Les résultats numériques sont comparés aux expériences. Le modèle 3D est validé en évaluant sa capacité à reproduire de manière fiable les modèles d’écoulement. La profondeur, la largeur et la position du front sont quantifiées pour différentes configurations numériques (maillage, paramètres rhéologiques, paramètres du code). Ensuite, les résultats numériques sont utilisés pour identifier la meilleure configuration pour reproduire les caractéristiques de l’écoulement.
[ENG] Debris flows occur in mountainous area are mostly assimilated as non-Newtonian yield stress fluids. They require a minimum stress to flow. Below this minimum value, yield stress fluids remain solid. Until now, the diagnosis and determination of the debris flows hazard zones are investigated with one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) numerical models. However, some phenomena have three-dimensional behavior such as the spreading of the flow over the natural ground. The objective here is to use a Computational Fluid Dynamics (CFD) to reproduce the properties of the free surface flow of yield stress fluids on an inclined plane and down a steep flume. Modeling the yield stress fluid behavior are performed with the software OpenFOAM. Numerical results are compared with experiments. The 3D model is validated by evaluating its capacity to reproduce reliably flow patterns. The depth, the width and the front position are quantified for different numerical configurations (grid level, rheology parameters, code parameters). Then numerical results are used to identify the best setting to reproduce the flow characteristics.
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