Towards a Lagrangian CFD Model for Aerosol Resuspension in Turbulent Flow

Aerosol resuspension is a key vector for introducing particles into the atmosphere and is driven by a wide range of natural and other external forces capable of detaching particles from surfaces. Its impact spans diverse fields - including industry, ventilation, healthcare, farming, transportation, and nuclear safety - yet it remains underrepresented in aerosol transport and dispersion modelling due to a lack of understanding of the complexity of its underlying physics. Several mechanistic, probabilistic, and semi-empirical models have already been developed, but are constrained by simplistic assumptions, sometimes resulting in significant discrepancies between predicted and observed data, thus limiting their predictive accuracy and applicability.This research aims to further understand the dynamics of aerosol resuspension by developing a high-resolution CFD-based model that captures the fundamental physics more comprehensively than current approaches. Specifically, we investigate how aerodynamic forces, variability in particle-surface adhesion and morphology affect rolling or sliding thresholds and influence resuspension rates under realistic atmospheric conditions. The model is implemented in Siemens Simcenter StarCCM+ v2302, employing a three-dimensional Lagrangian approach with six-degree-of-freedom (6 DoF) particle displacement within turbulent flow (Stokes regime, Re ≈ 1). Particular emphasis is placed on near-surface interactions, integrating Dynamic Fluid-Body Interaction (DFBI), boundary layer theory and turbulent eddy behaviour, detailed contact mechanics, and adhesive/repulsive force distributions to maximise the completeness of the model. The framework is designed to be flexible, accommodating a broad range of particle sizes, shapes, surface topologies, and flow boundary conditions, thereby enabling the simulation of complex, real-world scenarios. Currently, the model features operational boundary layer and contact mechanics modules, supporting variable particle morphologies being re-entrained on flat surfaces. Significant challenges were encountered while accurately modelling particle-surface contact with suitable mesh and temporal resolutions, quantifying the forces influencing detachment, and limiting the evolving computational costs associated with high-fidelity simulations.Once completed, the model will be validated against experimental trajectory and detachment rates data and benchmarked against established Eulerian resuspension models. Ultimately, improving the capabilities for the prediction of aerosol resuspension addresses a critical health and safety concern as it helps anticipate hazards and supports better risk mitigation strategies for harmful aerosols in the environment

Aerosol Resuspension under Realistic Flows:integrating Near-Surface Physics into a Lagrangian CFD Model

Aerosol resuspension is a critical yet underexplored source of airborne particles, contributing to air quality challenges and exposure risks in environments ranging from healthcare and agriculture to transportation, industry, and nuclear safety. Despite its importance, resuspension remains underrepresented in aerosol transport and dispersion modelling due to the complexity of its underlying physics. Existing mechanistic, probabilistic, and semi-empirical models often rely on simplifying assumptions, which can lead to significant discrepancies between predictions and observations, limiting their reliability for real-world applications.This research aims to further understand the dynamics of aerosol resuspension by developing a high-resolution CFD-based model that captures the fundamental physics more comprehensively than current approaches. Specifically, we investigate how aerodynamic forces, variability in particle-surface adhesion and morphology affect rolling or sliding thresholds and influence resuspension rates under realistic atmospheric conditions. The model uses a three-dimensional Lagrangian approach with six-degree-of-freedom particle motion within turbulent flow (Stokes regime, Re ≤ 1), enabling detailed analysis of near-surface interactions. It incorporates boundary layer theory, turbulent eddy behaviour, contact mechanics, and adhesive/repulsive force distributions to capture the critical mechanisms that govern detachment events. The model is designed to be flexible, accommodating diverse particle sizes, shapes, and surface topologies to replicate complex environmental and occupational scenarios. Current progress includes operational boundary layer and contact mechanics modules capable of simulating variable particle morphologies on flat surfaces. Key challenges encountered involve accurately resolving particle-surface contact at appropriate mesh and temporal resolutions, as well as implementing realistic adhesive forces while balancing computational cost in high-fidelity simulations.Once completed, the model will be validated against experimental trajectory and detachment rates data and benchmarked against established Eulerian resuspension models. Ultimately, improving the capabilities for predicting aerosol resuspension addresses critical health and safety concerns as it helps better anticipate hazards associated with particle exposure and transport and supports better risk mitigation strategies for harmful aerosols in the environment

Les Isotopes Radiogéniques en Géologie : Chronologie, Géochimie

Au cours de la dernière décennie, la géochronologie et la géochimie isotopique ont fait l'objet d'importants développements sur les plans conceptuels et méthodologiques que les non spécialistes n'ont pas toujours été en mesure de suivre. C'est pourquoi la Formation Permanente du CNRS a proposé une Ecole sur ces thèmes. Destinée à un large public, elle s'est déroulée au Département des Sciences de la Terre de l'Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand du 22 au 24 octobre 1991. Elle a réuni 34 participants (CNRS-ES- BRGM-Etudiants) dont de nombreux géophysiciens, pétrologues structuralistes et quelques géochimistes. Devant l'intérêt manifesté par les auditeurs, il a semblé utile de rassembler les actes de cette Ecole dans ce document édité par la Société Française de Minéralogie et Cristallographie. Son but est de familiariser à ces sujets les chercheurs et enseignants chercheurs non spécialistes. Comme il était impossible de traiter tous les systèmes isotopiques, nous avons délibérément choisi les couples RbSr, Sm-Nd et U-Pb sous leur aspect chronologique (datations) et géochimique (traceurs). Après des rappels théoriques sur la radioactivité et ses lois, les principes de ces méthodes chronologiques, ainsi que le comportement de ces systèmes, au cours du métamorphisme sont évoqués. Bien que non central par rapport aux objectifs de l'Ecole, il était nécessaire pour une meilleure compréhension des systèmes isotopiques de rappeler ici les lois de répartition des éléments en trace. Un chapitre est donc consaèré aux modèles de fusion partielle, cristallisation fractionnée, mélange, contamination. L'utilisation des nuclides radioactifs est illustrée à partir d'exemples de contexte varié en traitant soit du seul aspect chronologique (chaîne hercynienne d'Europe) soit en le couplant avec leur rôle de traceur. C'est ainsi que sont exposées la croissance crustale, puis l'étude des MORS et OIB pour comprendre el modéliser la dynamique actuelle et passée du manteau et les échanges croûte-manteau. Un chapitre est également consacré aux applications des isotopes du plomb à la métallogénie. Il est évident que cette publication collective implique des contenus variés quant à la longueur et la structure des différents articles et certaines répétitions. Ce livre est donc partiel et n'a pas la prétention de remplacer les nombreux ouvrages consacrés à la géochronologie et la géochimie isotopique. Il est à la fois une introduction simple pour ceux qui doivent enseigner ces matières, mais comporte également des chapitres beaucoup plus "pointus" pour les spécialistes. Nous espérons que la lecture n'en sera pas trop ardue et qu'il répondra à l'attente des participants de cette Ecole Thématique et aux autres lecteurs. Nous tenons enfin à remercier pour leurs aic()s matérielles la Formation Permanente du CNRS, la Société Française de Minéralogie et Cristallographie ainsi que les membres du L'URA 10

Late orogenic carboniferous extensions in the Variscan French Massif Central

International audienceThe Variscan French Massif Central experienced two successive stages of extension from Middle Carboniferous to Early Permian. In the northern Massif Central, the first stage began in the late Visean, immediately after nappe stacking, and is well recorded by Namurian-Westphalian synkinematic plutonism. The Middle Carboniferous leucogranites widespread in the NW Massif Central (Limousin and Sioule area) were emplaced within a crust extending along a NE-SW direction. At the same time, the hanging wall or "Guéret extensional allochton" moved toward the SE. Several examples of the synextensional plutonism are also recognized in central Limousin: Saint Mathieu dome, La Porcherie, and Cornil leucogranites. These examples illustrate the relationship between granite emplacement and crustal scale deformation characterized by NW-SE stretching and NE-SW shortening. In the central and southern Massif Central (Cévennes, Châtaigneraie, and Margeride areas), plutonism is dominantly granodioritic and exhibits the same structural features: NW-SE maximum stretching and overturning to the SE. Middle Carboniferous (Namurian-Westphalian) extension was parallel to the Variscan belt both in the Massif Central and southern Armorican area. This extensional regime was active from the late Visean in the north, while compression dominated in the southernmost domains (Montagne Noire and Pyrenées). The second extensional stage occurred from Late Carboniferous to Early Permian. This event was responsible for the opening of intramontane coal basins, brittle deformation in the upper crust, and ductile normal faulting localized on the margin of cordierite granite-migmatite domes. Data from the coal basins show that the half-graben is the dominant structural style, except for basins located along submeridianal left-lateral faults which have pull-apart geometries. Late Carboniferous extension occurred along the NE-SW direction. The NE-SW maximum stretching direction can be found in the whole Massif Central but is more developed in the eastern part. The extensional direction is transverse to the general trend of the belt, and top-to-the-NE shearing is dominant. Correlations of these two extension directions with neighboring Variscan massifs are discussed

Structure of late Variscan Millevaches leucogranite massif in the French Massif Central: AMS and gravity modelling results

In the Limousin area, Variscan leucogranitic plutons are spatially associated with normal faults and major strike-slip shear zones that are a continuation of the South Armorican shear zone. Our study focuses on the large N-S-trending Millevaches granitic massif (Massif Central, France), and intends to highlight, through gravity modelling, structural and anisotropy of magnetic susceptibility (AMS), the massif structure at depth and to discuss the mode of emplacement of granites within a strike-slip tectonic context. The mica subfabric suggests that the magnetic foliations display a general NW-SE sub-horizontal pattern on both sides of the N-S Pradines dextral wrench fault zone that deforms the core of the massif on 5 km width. The magnetic lineation trend exhibits a sigmoïdal pattern, N-S in the Pradines fault zone and NW-SE on both sides of it, which are consistent with a dextral wrench component. The horizontal magnetic foliations and lineations are consistent with the thin granite laccolith model. There is no significant imprint of the extensional Variscan belt collapse on the internal fabric of Millevaches granites than the tectonic dextral transcurrent movement prevailing in this area. © 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved

Transpressional tectonics and Carboniferous magmatism in the Limousin, Massif Central, France: Structural and ⁴⁰Ar/³⁹Ar investigations

New structural, microstructural, and 40Ar/39 Ar data from the NW Massif Central (France) provide additional constraints on the timing and tectonic setting of late Variscan granite magmatism. Previous studies had emphasized the role of late orogenic extension in the emplacement of granite plutons in the Limousin region. In contrast, the new data set is consistent with syntectonic emplacement of magma in a dextral simple shear active from 350 to 300 Ma in a transpressional regime. As an alternative hypothesis to late orogenic extension, we propose that magmas migrated into tensional bridges between active P shears associated with a lithospheric shear zone comparable to a pop-up structure. The Galician region, in the western end of the Ibero-Armorican tectonic arc, exhibits major left-lateral ductile shear zones which can be interpreted as conjugate structures to the Limousin and Armorican shear zones. Copyright 2007 by the American Geophysical Union

Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires. Applications, sous la direction de Etienne Roth et Bernard, 1985

Duthou Jean-Louis. Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires. Applications, sous la direction de Etienne Roth et Bernard, 1985. In: Bulletin de Minéralogie, volume 109, 6, 1986. p. 697

Les Isotopes Radiogéniques en Géologie : Chronologie, Géochimie

Au cours de la dernière décennie, la géochronologie et la géochimie isotopique ont fait l'objet d'importants développements sur les plans conceptuels et méthodologiques que les non spécialistes n'ont pas toujours été en mesure de suivre. C'est pourquoi la Formation Permanente du CNRS a proposé une Ecole sur ces thèmes. Destinée à un large public, elle s'est déroulée au Département des Sciences de la Terre de l'Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand du 22 au 24 octobre 1991. Elle a réuni 34 participants (CNRS-ES- BRGM-Etudiants) dont de nombreux géophysiciens, pétrologues structuralistes et quelques géochimistes. Devant l'intérêt manifesté par les auditeurs, il a semblé utile de rassembler les actes de cette Ecole dans ce document édité par la Société Française de Minéralogie et Cristallographie. Son but est de familiariser à ces sujets les chercheurs et enseignants chercheurs non spécialistes. Comme il était impossible de traiter tous les systèmes isotopiques, nous avons délibérément choisi les couples RbSr, Sm-Nd et U-Pb sous leur aspect chronologique (datations) et géochimique (traceurs). Après des rappels théoriques sur la radioactivité et ses lois, les principes de ces méthodes chronologiques, ainsi que le comportement de ces systèmes, au cours du métamorphisme sont évoqués. Bien que non central par rapport aux objectifs de l'Ecole, il était nécessaire pour une meilleure compréhension des systèmes isotopiques de rappeler ici les lois de répartition des éléments en trace. Un chapitre est donc consaèré aux modèles de fusion partielle, cristallisation fractionnée, mélange, contamination. L'utilisation des nuclides radioactifs est illustrée à partir d'exemples de contexte varié en traitant soit du seul aspect chronologique (chaîne hercynienne d'Europe) soit en le couplant avec leur rôle de traceur. C'est ainsi que sont exposées la croissance crustale, puis l'étude des MORS et OIB pour comprendre el modéliser la dynamique actuelle et passée du manteau et les échanges croûte-manteau. Un chapitre est également consacré aux applications des isotopes du plomb à la métallogénie. Il est évident que cette publication collective implique des contenus variés quant à la longueur et la structure des différents articles et certaines répétitions. Ce livre est donc partiel et n'a pas la prétention de remplacer les nombreux ouvrages consacrés à la géochronologie et la géochimie isotopique. Il est à la fois une introduction simple pour ceux qui doivent enseigner ces matières, mais comporte également des chapitres beaucoup plus "pointus" pour les spécialistes. Nous espérons que la lecture n'en sera pas trop ardue et qu'il répondra à l'attente des participants de cette Ecole Thématique et aux autres lecteurs. Nous tenons enfin à remercier pour leurs aic()s matérielles la Formation Permanente du CNRS, la Société Française de Minéralogie et Cristallographie ainsi que les membres du L'URA 10