Les milieux granulaires - Entre fluide et solide

Entre fluide et solide

Livre numérique

Sable, riz, sucre, neige, ciment…La matière en grains nous est familière et abonde dans nos cuisines, dans la nature et de nombreux procédés industriels. Ce livre scientifique présente les propriétés fondamentales des milieux granulaires, discute les différents comportements solide, liquide et gaz qu'ils peuvent avoir, et aborde les problématique géophysiques du transport de sédiment et de la géomorphologie.

Table des matières

Table des matières
Les milieux granulaires - Entre fluide et solide 1
Préface 4
Table des matières 6
Avant-propos 14
Chapitre 1 : Introduction 16
Encadré 1.1 : Granulométrie d’un matériau granulaire 25
Encadré 1.2 : Une brève histoire de grains 28
Chapitre 2 : Interactions à l’échelle du grain 32
Encadré 2.1 : Contact électrique entre grains et effet Branly 42
Encadré 2.2 : Origine physique du coefficient d’inélasticité et lois d’échelle 45
Encadré 2.3 : Méthodes de simulations numériques discrètes des milieux granulaires 57
Chapitre 3 : Le solide granulaire : statique et élasticité 76
Encadré 3.1 : Méthodes de mesure de la fraction volumique 81
Encadré 3.2 : Approches théoriques de la compaction granulaire 87
Encadré 3.3 : Le q-modèle, un modèle simple de propagation des forces dans un empilement granulaire 94
Encadré 3.4 : Rappels sur les milieux continus 98
Encadré 3.5 : Une démonstration de l’expression du tenseur des contraintes 105
Encadré 3.6 : Transition de blocage et limite de rigidité 120
Encadré 3.7 : Vitesse de propagation des ondes longitudinale et transverse dans un milieu granulaire 127
Encadré 3.8 : Le silo chantant 130
Encadré 3.9 : Le chant des dunes 133
Chapitre 4 : Le solide granulaire : plasticité 138
Encadré 4.1 : La dilatance de Reynolds 148
Encadré 4.2 : Comment résoudre numériquement un problème élasto-plastique 175
Encadré 4.3 : Analyse microscopique de la plasticité 178
Encadré 4.4 : Effet d’humidité 183
Chapitre 5 : Gaz granulaires 188
Encadré 5.1 : Calcul du terme de collision de l’équation de Boltzmann 202
Encadré 5.2 : Calcul du terme de collision dans l’équation de transport de Maxwell-Boltzmann 207
Encadré 5.3 : Fonction de distribution des vitesses d’un gaz granulaire isolé 230
Encadré 5.4 : Instabilités dans les milieux vibrés, oscillons 236
Chapitre 6 : Le liquide granulaire 240
Encadré 6.1 : Mesure de vitesse dans les écoulements granulaires 244
Encadré 6.2 : Rhéologie : vers des milieux granulaires plus complexes 255
Encadré 6.3 : Prédiction de la rhéologie μ(I) pour le cisaillement plan sous gravité 269
Encadré 6.4 : Une bille sur un plan incliné : le Tac-Tac 277
Encadré 6.5 : Ségrégation sous vibrations 302
Encadré 6.6 : La neige : un exemple de milieu granulaire polydisperse 315
Chapitre 7 : Milieux granulaires immergés 317
Encadré 7.1 : Rôle de l’air dans les milieux granulaires vibrés 326
Encadré 7.2 : Les sables mouvants 334
Chapitre 8 : Érosion et transport sédimentaire 345
Encadré 8.1 : Détermination du seuil de transport dans une description diphasique continue 351
Encadré 8.2 : Couche limite turbulente 355
Encadré 8.3 : Charriage dans une description continue 374
Chapitre 9 : Géomorphologie sédimentaire 397
Encadré 9.1 : Migration de grains dans un sol gelé ou « Comment se forment les cercles de cailloux ? » 400
Encadré 9.2 : Origine naturelle des milieux granulaires 407
Encadré 9.3 : Hydrodynamique des vagues 434
Bibliographie 468
Index 506

Compléments