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Ecoulement confiné d’un matériau granulaire en interaction avec un gaz, application à la relocalisation du combustible nucléaire.


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Alexandre MARTIN, Thèse de doctorat de l'université Montpellier II, spécialité mécanique des fluides et génie civil, formation doctorale mécanique des matériaux et des milieux complexes, des structures et des systèmes, école doctorale Informations, structures, systèmes, 138p., soutenue le 25/02/2010

Type de document > *Mémoire/HDR/Thèse

Mots clés > matériaux granulaires, blocage, éléments discrets, couplage fluide-grains, éléments finis, relocalisation

Unité de recherche > IRSN/DPAM/SEMCA/LEC

Auteurs > MARTIN Alexandre

Date de publication > 25/02/2010

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à l’étude des écoulements biphasiques grains-gaz dans unrégime de blocage (jamming). Ce régime — caractérisé par un écoulement interrompu en temps fini et fréquemment rencontré dans la nature ou les applications industrielles — présente un caractère stochastique.Sa compréhension nécessite la mesure de son débit, de ses fluctuations et de la probabilité d’arrêt liée à la géométrie de confinement, à la microstructure granulaire et au gaz interstitiel. Une approche numérique discrète couplant la méthode de la dynamique des contacts non-régulière (Non Smooth Contact Dynamics) pour la dynamique des particules et une méthode mésoscopique de type homogène équivalente pour le gaz est développée. La statistique d’écoulement obtenue est en bon accord avec des résultats expérimentaux de la littérature : le débit vérifie une loi de puissance croissante en fonction de l’ouverture avec un débit moyen affecté par la présence du gaz. Ces résultats statistiques quantitatifs sont appliqués à l'estimation du taux de relocalisation du combustible nucléaire fragmenté et confiné dans son tube-gaine
présentant un ballonnement local suite à une situation accidentelle de type perte de réfrigérant primaire.