Raphaël Poryles (Rennes) - Fluidisation et fracturation d'un milieu granulaire par injection de gaz

La remontée de bulles dans un milieu granulaire immergé se retrouve dans de nombreuses situations, allant de phénomènes géologiques lors de l'échappement de gaz dans des sols océaniques, à des processus industriels comme dans le cas des réacteurs catalytiques. Dans ces différents exemples, l'interaction entre les bulles et leur environnement (les grains immergés), ainsi que la mobilité des différentes phases déterminent la dynamique du système. 

Nous étudions la remontée de bulles dans un milieu granulaire immergé en cellule de Hele-Shaw (quasi 2D). Les grains sont des billes de verre polydisperses, plus lourdes que le fluide environnant, avec des diamètres de l'ordre de 250 micromètres. L'air est injecté à débit constant en un point au bas de la cellule. De précédents travaux ont montré la formation d'une zone fluide de forme quasi-parabolique dans laquelle les grains suivent un mouvement ressemblant à des rouleaux de convection. Nous nous concentrons sur l'étude des bulles à l'intérieur de cette zone fluide, afin d'étudier leur densité et la surface d'échange entre les 3 phases, ce qui présente un intérêt pour les applications industriels, où l'objectif est de maximiser cette surface d'échange. 

Dans une deuxième série d'expérience, nous caractérisons l'impact d'un obstacle fixe placé dans le lit granulaire, représentant des inhomogénéités comme des roches dans des sédiments, sur la dynamique de la zone fluide. Nous utilisons des obstacles de différentes formes et tailles, et montrons l'influence de ces obstacles sur la dynamique globale du système, en particulier le piégeage de bulles et la stabilisation du canal principal.