Structuration dans les milieux granulaires

L'objet de ce travail est l'étude des milieux granulaires soumis des oscillations sinusoïdales et des phénomènes de structurations qui peuvent s'y produire. Trois parties le composent : la première partie est une introduction générale o quelques propriétés des granulaires sont exposés et où quelques structures dissipatives sont comparées. La deuxième partie présente les différents modèles permettant de décrire les phénomènes de structurations dont traite le travail. La dernière partie consiste en une étude expérimentale réalisée au laboratoire du GRASP.

L'étude des différents modèles a montré que, contrairement aux fluides ou aux solides, des équations d'évolution de la densité, la vitesse et la température n'étaient pas parfaitement établies, ceci étant du à la nature fortement dissipative des milieux granulaires. Une analyse du système a également révélé qu'une description de type "milieu continu" n'est pas parfaitement justifiée, car la séparation entre les échelles microscopiques et macroscopiques est assez floue dans les milieux granulaires.

L'étude expérimentale a permis de reproduire la plupart des structurations décrites dans la littérature, malgré les nombreuses imperfections du dispositif employé (vibrations fournies par un haut-parleur). Quelques mesures de longueur d'onde des "patterns" en fonction de la fréquence ont été réalisées. L'étude des comportements d'une couche constituée de deux matériaux granulaires différents a révélé que les mêmes structurations que dans la couche homogène se produisent, les plus gros grains se plaçant sur au-dessus des plus petits.

En conclusion, les milieux granulaires en général et des phénomènes de structuration en particulier sont des domaines très vastes en plein développements. Les aspects théorique, numérique et expérimental méritent chacun de faire l'objet de recherche. Ce travail permet de faire le point sur les connaissances actuelles dans le domaine et ouvre de nombreuses perspectives d'étude.