Spreading of granular dispersions under vibrations.

Ce travail porte sur l'étalement des milieux granulaires sous vibrations. La dynamique des milieux granulaires est complexe et diversifiée, suscitant un intérêt croissant dans la recherche en raison de leur présence fréquente dans la nature et l'industrie. Comprendre la manière dont ils se transportent, se stockent et se mélangent est essentiel pour les optimiser, ce qui exige une compréhension approfondie de leur comportement rhéologique. La première partie de ce travail porte sur l'étalement des milieux granulaires secs. Nous avons étudié, dans un premier temps, l'étalement libre d'un tas granulaire à masse fixe sur une surface solide rugueuse sous vibrations. Nous avons montré que la forme de l'empilement devient auto-similaire aux temps longs suggérant une solution parabolique. L'application des vibrations à un milieu granulaire peut réduire la viscosité en permettant un meilleur étalement des particules entre elles. Cette viscosité dépend alors des propriétés du système, et est contrôlée par la pression granulaire, la taille des particules, la force gravitationnelle et l'accélération des vibrations. Dans un second temps, nous avons étudié l'étalement d'un tas granulaire à masse variable sous vibrations. Nous avons montré qu'il existe certaines plages de fréquences de vibrations pouvant bloquer ou ralentir l'avalanche d'un tas granulaire, lorsque la fréquence d'excitation est en résonance avec les caractéristiques du système. L'angle de repos des tas granulaire granulaires est lié à leur frottement interne. Un angle de repos plus élevé indique un frottement interne plus important, ce qui rend les particules plus résistantes au glissement. La deuxième partie porte sur l'étalement des pâtes granulaires sous vibrations à travers une étude rhéologique qui consiste à soumettre différents échantillons à un cisaillement au sein d'une cellule de mesure, analogue à une configuration de cellule de Couette. Cette méthode nous a permis d'explorer les propriétés de la pâte granulaire sous différentes conditions. Cette partie s'ouvre sur une piste d'étalement d'une colonne granulaire sous vibrations.This work focuses on the spreading of granular materials under vibrations. The dynamics of granular materials is complex and diverse, sparking growing interest in research due to their frequent occurrence in nature and industry. Understanding how they are transported, stored, and mixed is essential for optimization, requiring a deep understanding of their rheological behavior. The first part of this work deals with the spreading of dry granular materials. Initially, we studied the free spreading of a fixed-mass granular pile on a rough solid surface under vibrations. We demonstrated that the shape of the pile becomes self-similar at long times, suggesting a parabolic solution. Then, we investigated the spreading of a variable-mass granular pile under vibrations. We showed that there are certain frequency ranges of vibrations that can block or slow down the avalanche of a granular pile when the excitation frequency is in resonance with system characteristics. A higher angle of repose indicates higher internal friction, making particles more resistant to slipping. The application of vibrations to a granular medium can reduce viscosity by allowing better particle spreading. This viscosity then depends on system properties and is controlled by granular pressure, particle size, gravitational force, and vibration acceleration. The second part focuses on the spreading of granular pastes under vibrations through a rheological study that involves subjecting different samples to shear within a measurement cell, similar to a Couette cell configuration. This method allowed us to explore the properties of granular paste under various conditions. This section opens up to the possibility of studying the spreading of a granular column under vibrations

Étalement de dispersions granulaires sous vibrations

This work focuses on the spreading of granular materials under vibrations. The dynamics of granular materials is complex and diverse, sparking growing interest in research due to their frequent occurrence in nature and industry. Understanding how they are transported, stored, and mixed is essential for optimization, requiring a deep understanding of their rheological behavior. The first part of this work deals with the spreading of dry granular materials. Initially, we studied the free spreading of a fixed-mass granular pile on a rough solid surface under vibrations. We demonstrated that the shape of the pile becomes self-similar at long times, suggesting a parabolic solution. Then, we investigated the spreading of a variable-mass granular pile under vibrations. We showed that there are certain frequency ranges of vibrations that can block or slow down the avalanche of a granular pile when the excitation frequency is in resonance with system characteristics. A higher angle of repose indicates higher internal friction, making particles more resistant to slipping. The application of vibrations to a granular medium can reduce viscosity by allowing better particle spreading. This viscosity then depends on system properties and is controlled by granular pressure, particle size, gravitational force, and vibration acceleration. The second part focuses on the spreading of granular pastes under vibrations through a rheological study that involves subjecting different samples to shear within a measurement cell, similar to a Couette cell configuration. This method allowed us to explore the properties of granular paste under various conditions. This section opens up to the possibility of studying the spreading of a granular column under vibrations.Ce travail porte sur l'étalement des milieux granulaires sous vibrations. La dynamique des milieux granulaires est complexe et diversifiée, suscitant un intérêt croissant dans la recherche en raison de leur présence fréquente dans la nature et l'industrie. Comprendre la manière dont ils se transportent, se stockent et se mélangent est essentiel pour les optimiser, ce qui exige une compréhension approfondie de leur comportement rhéologique. La première partie de ce travail porte sur l'étalement des milieux granulaires secs. Nous avons étudié, dans un premier temps, l'étalement libre d'un tas granulaire à masse fixe sur une surface solide rugueuse sous vibrations. Nous avons montré que la forme de l'empilement devient auto-similaire aux temps longs suggérant une solution parabolique. L'application des vibrations à un milieu granulaire peut réduire la viscosité en permettant un meilleur étalement des particules entre elles. Cette viscosité dépend alors des propriétés du système, et est contrôlée par la pression granulaire, la taille des particules, la force gravitationnelle et l'accélération des vibrations. Dans un second temps, nous avons étudié l'étalement d'un tas granulaire à masse variable sous vibrations. Nous avons montré qu'il existe certaines plages de fréquences de vibrations pouvant bloquer ou ralentir l'avalanche d'un tas granulaire, lorsque la fréquence d'excitation est en résonance avec les caractéristiques du système. L'angle de repos des tas granulaire granulaires est lié à leur frottement interne. Un angle de repos plus élevé indique un frottement interne plus important, ce qui rend les particules plus résistantes au glissement. La deuxième partie porte sur l'étalement des pâtes granulaires sous vibrations à travers une étude rhéologique qui consiste à soumettre différents échantillons à un cisaillement au sein d'une cellule de mesure, analogue à une configuration de cellule de Couette. Cette méthode nous a permis d'explorer les propriétés de la pâte granulaire sous différentes conditions. Cette partie s'ouvre sur une piste d'étalement d'une colonne granulaire sous vibrations

Discharge of a granular silo under mechanical vibrations

In this paper, we study the flow rate of model granular material in a silo under the influence of mechanical vibrations. Experimental measurements and discrete element simulations (DEM) are performed in a quasi-2D silo. The influence on the flow rate of the opening size and the vibration applied on the entire silo is studied. Two distinct regimes are evidenced, governed by the Froude number Fr and the relative frequency Ω. In the first regime, a decreased flow rate is observed when increasing the vibration intensity. This behavior is explained by the presence of reorganizations induced by the vibration, leading to a more homogeneous but also slower flow. In the second regime, an increased flow rate is evidenced when increasing the vibration intensity. We find this behavior comes from the intermittent nature of the flow, where the flow rate is directly controlled by the propagation of shock waves all along the silo

Discharge of a granular silo under mechanical vibrations

In this paper, we study the flow rate of model granular material in a silo under the influence of mechanical vibrations. Experimental measurements and discrete element simulations (DEM) are performed in a quasi-2D silo. The influence on the flow rate of the opening size and the vibration applied on the entire silo is studied. Two distinct regimes are evidenced, governed by the Froude number Fr and the relative frequency Ω. In the first regime, a decreased flow rate is observed when increasing the vibration intensity. This behavior is explained by the presence of reorganizations induced by the vibration, leading to a more homogeneous but also slower flow. In the second regime, an increased flow rate is evidenced when increasing the vibration intensity. We find this behavior comes from the intermittent nature of the flow, where the flow rate is directly controlled by the propagation of shock waves all along the silo