Enhancement of Mesh-free Particle Methods for Highly Dynamic Free-Surface and Granular Flows

De nombreux procédés hydro-environnementaux, géotechniques et d'ingénierie impliquent des écoulements multiphasiques de matériaux granulaires immergés dans des fluides. Dans de tels problèmes, la phase fluide (par exemple, l'eau) et les grains solides (par exemple, les sédiments) interagissent et subissent différents régimes d'écoulement concernant l'écoulement du fluide ambiant et les forces corporelles (comme la gravité). Le transport de sédiments dans les environnements côtiers et fluviaux, la rupture de barrages hydrauliques, les coulées de débris et les glissements de terrain sont des exemples de ces écoulements granulaires immergés. Comprendre et prévoir le comportement mécanique de ces systèmes complexes est crucial pour optimiser les conceptions techniques et atténuer les risques environnementaux associés. De tels phénomènes sont caractérisés par des déformations de surface libre hautement dynamiques et des écoulements non linéaires de la phase granulaire. Les modèles numériques bien développés, avec moins de coûts et plus de flexibilité et de précision par rapport aux études théoriques et expérimentales, ont été introduits comme des outils puissants et fiables pour étudier la physique sous-jacente des écoulements à surface libre et granulaire. Néanmoins, les propriétés mécaniques complexes et les évolutions violentes de la surface libre de ces problèmes multiphysiques imposent des défis importants à la précision et à la stabilité des calculs pour leurs prédictions précises.