INRS
EAU TERRE ENVIRONNEMENT
PROJET DE DOCTORAT SCIENCES DE L'EAU

Thèse en mécanique des fluides sur un courant de densité généré par l’effondrement d’une colonne fluide-grains
Expérimentation au tomodensitomètre et simulation diphasique

INRS

L'Institut national de la recherche scientifique est une université francophone dédiée à la recherche et à la formation aux cycles supérieurs.

Le Centre Eau Terre Environnement concentre ses activités sur les ressources hydriques et terrestres dans une perspective de développement durable.

DESCRIPTION DU PROJET

Contexte général et objectifs

L’effondrement d’un massif de sédiments dans un fluide au repos se retrouve dans de nombreuses situations en géophysiques : avalanche de granulaire immergé, glissement de terrain, érosion d’une berge, remobilisation de sédiments lors d’ouverture de vanne de fond de barrage… Au cours de son effondrement, le massif granulaire s’écoule en formant un courant de densité et en interaction avec le fluide environnant. Les propriétés de cet écoulement et de l’amas final dépendent des propriétés des grains (granulométrie, densité), du fluide (viscosité, densité) et de la rugosité du fond. La génération des surpressions interstitielles est susceptible d’entretenir le mouvement par fluidisation-liquéfaction des grains. L’objectif principal de la thèse est d’analyser ces phénomènes en vue de les formuler sur les différentes configurations explorées au cours de cette d’étude. L’objectif secondaire est de fournir des données expérimentales de haute résolution pour alimenter le développement de code de simulation de type CFD.

Méthodologie

De nature expérimentale, l’objectif principal s’effectuera au Laboratoire de tomodensitométrie de l’INRS (http://ctscan.ete.inrs.ca). Le suivi de la dynamique d’effondrement sera réalisé à l’aide d’un tomodensitomètre médical pour la phase granulaire et par une vélocimétrie par image de particules (PIV). Différentes particules (taille, densité) seront testées dans différents fluides (viscosité densité). Après une phase exploratoire permettant de valider le protocole et sa chaine de post-traitement, des essais seront effectués et suivis par une analyse des résultats. Pour la partie numérique (objectif secondaire), différentes modélisations seront recensées et classées en fonction de leur échelle microscopique (Discrete Element Method, DEM) ou macroscopique (à l’échelle du continuum). Selon la disponibilité des outils (open access ou open source) et l’avancement des travaux expérimentaux, un choix d’outil sera effectué pour les simulations numériques. Des calculs massivement parallèles seront envisagés sur les clusters de Calcul Canada (www.computecanada.ca). Pour ces deux volets, le(la) candidat(e) aura à travailler en équipe soit sur la partie expérimentale soit sur la partie numérique avec les professionnels et étudiants du laboratoire d’accueil.

DATE PRÉVUE DE DÉBUT

Dès que le candidat sera choisi.

DIRECTION DE RECHERCHE

Damien Pham Van Bang

PROGRAMME D'ÉTUDES

Doctorat en sciences de l'eau au Centre Eau Terre Environnement de l'INRS. Pour plus d’information.

BOURSE

L'INRS offre un soutien financier à ses étudiants. Cette thèse dispose d’un financement garanti pour 36 mois.

PROFIL RECHERCHÉ

  • Mécanique des fluides (expérimental et/ou numérique)
  • Physique (médical et/ou granulaire)
  • Mathématiques appliquées (EDP, CFD)
  • Français (indispensable, anglais un atout)
  • Expérience de programmation (Matlab, Fortran, C++, Python)

POUR SOUMETTRE VOTRE CANDIDATURE

Veuillez faire parvenir les documents suivants dans un seul fichier PDF au professeur responsable ci-dessous :

  1. lettre de motivation en français (1p)
  2. CV détaillé
  3. Relevés de notes des 2 dernières années
  • Le relevé de notes fera mention des disciplines recherchées (voir Profil recherché).
  • Selon le dossier, le candidat sera interviewé.
  • Des compléments d’information (noms de référents) pourront être demandés avant la décision finale.

DES QUESTIONS SUR LE PROJET?

Damien Pham Van Bang
Professeur-chercheur

Institut national de la recherche scientifique
Centre Eau Terre Environnement

490 de la Couronne
Québec (Qc) G1K 9A9 CANADA

Courriel : damien.pham_van_bang@ete.inrs.ca
Téléphone :418-654-2590
Télécopieur : 418-654-2600
PHD PROJECT WATER SCIENCES

Fluid mechanics thesis on density current generated by granular column collapse in fluid
CT scan experimentation and diphasic simulation

INRS

The Institut national de la recherche scientifique is a university dedicated to research and training at the graduate level. French is the official language.

The Centre Eau Terre Environnement focuses its activities on the sustainable management of water and earth resources.

PROJECT DESCRIPTION

General context and objectives

The collapse of a sediment pile in a fluid at rest can occur in different geophysical contexts: immersed granular avalanche, landslide, bank erosion, remobilization of sediments caused by the opening of a dam bottom outlet…During its collapse, the granular pile flows out forming density current and interacts with the fluid environment. The properties of the flow and of the final heap depend on the properties of the grains (granulometry, density), of the fluid (viscosity, density), and on the bottom roughness. The interstitial overpressures are likely to maintain the movement by fluidization-liquefaction of the grains. The main objective of the thesis is to analyze these phenomena by testing with different configurations. The secondary objective is to obtain high-resolution experimental data to feed the development of a CFD simulation code.

Methodology

The main  objective of the thesis is experimental and will be carried out at the INRS CT-Scan Laboratory (http://ctscan.ete.inrs.ca). Collapse dynamics will be  monitored using a medical CT scan for the granular phase and using particle image velocimetry (PIV). Different types of particles (size, density) will be tested with different types of fluids (viscosity density). After an exploratory phase to validate the protocol and the post-processing sequence, trial runs will be done and followed by result analysis. For the numerical part (secondary objective), different models will be examined and classified according to their microscopic scale (Discrete Element Method, DEM) or macroscopic (continuum scale). In function of tool availability (open access or open source) and of the progress of the experimental work, one tool will be chosen for the numerical simulations. Massively parallel processing will be considered with the clusters of Compute Canada (www.computecanada.ca). For these two parts (experimental and numerical), the PhD candidate will work in collaboration with the professionals and students of the host laboratory.

EXPECTED STARTING DATE

As soon as the candidate is selected.

RESEARCH SUPERVISION

Damien Pham Van Bang

STUDY PROGRAM

PhD in Water Sciences at INRS Centre Eau Terre Environnement. For more information.

SCHOLARSHIP

INRS offers financial support to all its students. Funding for this thesis is guaranteed for 36 months.

DESIRED QUALIFICATIONS

  • Fluid mechanics (experimental and/or numerical)
  • Physics (medical and/or granular)
  • Applied mathematics (PDE, CFD)
  • French (essential, English an asset)
  • Programming experience (Matlab, FORTRAN, C++, Python)

HOW TO APPLY

Please send your documents in one PDF file to the contact professor below:

  1. Cover letter in French (1p)
  2. Detailed CV
  3. University transcript covering the last 2 years
  • The transcripts should include the required disciplines (see Desired qualifications)
  • The preselected candidate may be interviewed.
  • Further information (names of referees) could be asked before the final decision.

QUESTIONS ABOUT THIS PROJECT?

Damien Pham Van Bang
Research Professor

Institut national de la recherche scientifique
Centre Eau Terre Environnement

490 de la Couronne
Québec (Qc) G1K 9A9 CANADA

Email: damien.pham_van_bang@ete.inrs.ca
Phone:418-654-2590
Fax: 418-654-2600