SCD-Universite de Rennes 1 Propagation d'ondes acoustiques dans une suspension de grains mobiles immergés : couplage de modèles discret et continu par la méthode des domaines fictifs Acoustic wave propagation through a suspension of submerged movable grains : coupling discrete and continuous models using the fictitious domain method milieux granulairessuspensiononde acoustiqueméthode d'éléments discretsméthode des domaines fictifsméthode des éléments finiséquation combinée du mouvement granular mediasuspensionacoustic wavediscrete element methodfictitious domain methodfinite elements methodcombined equation of motion Milieux granulaires Thèses et écrits académiques Son -- Propagation Thèses et écrits académiques Éléments finis, Méthode des Thèses et écrits académiques Éléments discrets, Méthode des Thèses et écrits académiques Thèses et écrits académiques Lorsqu'une onde acoustique se propage dans un milieu granulaire, elle est susceptible de provoquer la mobilité des grains, aussi infime soit-elle. Inversement, la mobilité d'un grain dans une matrice fluide peut induire un champ acoustique et dans les deux cas, l'énergie acoustique peut être transférée à la fois au travers des pores et des contacts entre grains. Nous avons mis au point un modèle original permettant de considérer ces deux modes de transfert d'énergie pour simuler la propagation d'ondes acoustiques dans les milieux granulaires immergés. Dans le cas des milieux granulaires secs, l'inertie du fluide est telle que l'énergie transférée dans l'air peut être négligée et le milieu modélisé avec des algorithmes de type "dynamique moléculaire". Au contraire, dans le cas de milieux immergés, l'énergie portée par le fluide ne peut pas être négligée et nous montrons que la méthode des domaines fictifs basée sur les multiplicateurs de Lagrange distribués permet de coupler les équations de la dynamique et l'équation d'onde. Nous utilisons la méthode des éléments finis pour propager l'onde dans le fluide, les grains étant modélisés en 2D par des sphères rigides et incompressibles afin de satisfaire les hypothèses de l'algorithme de dynamique moléculaire. Les résultats du modèle sur des expériences numériques simples mais pour lesquelles existent des solutions analytiques de l'acoustique mettent en évidence la validité du nouveau modèle. Nous en donnons une illustration pour l'étude des interactions subies par un empilement réaliste de multiples grains mobiles soumis à un signal acoustique. When an acoustic wave propagates through a granular medium, it causes the grains to move, usually very slightly. In the same way, the movement of a grain embedded in a fluid matrix generates an acoustic wave. In both cases, acoustic energy is transmitted by the fluid and by the inter-granular contacts. We have developed a new numerical model for simulating wave propagation in submerged granular media that takes into account these two modes of energy transport. For the case of dry granular media, the grains are embedded in air whose inertia is so low that the energy it carries can be neglected. These media can be modeled with "Molecular Dynamics" or related methods. On the contrary, when granular media are submerged in water, the energy carried by the fluid cannot be neglected, rendering their modelization much more difficult. We use the fictitious domain method with distributed Lagrange multipliers to couple the equation of motion of the grains to the wave equation of the fluid. We use finite elements to propagate the wave in the fluid, and the grains are modeled in 2D by rigid, incompressible spheres compatible with the hypotheses of Molecular Dynamics. To validate the model, we perform series of numerical experiments whose results are compared to analytic solutions from acoustics. We also perform a simulation with hundreds of grains under an incident wave to demonstrate the possibilities of the model. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 16625 Kohttps://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/aef5e551-5cad-4cfb-821b-3dfcf7c13f05 Imbert David 1987-01-05 FR 17665724X david.imbert.1@free.fr 2013REN1S109 http://www.theses.fr/2013REN1S109 2013-11-29 Physique Universite de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Université européenne de Bretagnethesis.degree.grantor_2 139075119 Doctorat Docteur non ouiMcNamaraSeanintervenant_1176657347Le GonidecYvesintervenant_2059380543 Sciences de la matièreecoleDoctorale_1 139061916 Institut de Physique de RennespartenaireRecherche_1 16177525X Géosciences RennespartenaireRecherche_2 134179234 ddc:530 McNamaraSeanLe GonidecYvesUniversite de Rennes 1Sciences et technologie, medecine, pharmacie, odontologie, droit, economie, gestion, philosophieUniversité européenne de BretagnePôle de recherche et d'enseignement supérieur de BretagneSciences de la matièreÉcole doctorale Sciences de la matière (Rennes)Institut de Physique de RennesGéosciences Rennes ASCII PDF 17023532