Thèse Effondrement Granulaire Partiellement Immergé de la Mécanique des Grains à la Dynamique des Tsunamis H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes Laboratoire de recherche : LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil Direction de la thèse : Mathieu RENOUF ORCID 0000000243623510 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-04T23:59:59 Les effondrements granulaires partiellement immergés, qu'ils soient d'origine naturelle (glissements sous-marins, érosion de falaises côtières) ou anthropique (ruptures de digues, rejets industriels), peuvent engendrer des vagues et des écoulements turbulents aux conséquences environnementales et socio-économiques majeures. Si des travaux récents ont mis en évidence le rôle du couplage entre la phase granulaire et la phase fluide dans la génération de ces phénomènes, les mécanismes micromécaniques à l'échelle du grain restent encore insuffisamment compris.

Cette thèse vise à analyser le transfert de quantité de mouvement entre un milieu granulaire et un fluide lors d'un effondrement partiellement immergé, en mettant l'accent sur l'influence de paramètres micromécaniques tels que la polydispersité, la porosité et les lois de contact (frottement, lubrification, capillarité). L'objectif est d'établir un lien qualitatif et quantitatif entre ces mécanismes à l'échelle microscopique et la dynamique macroscopique des vagues générées.

L'étude s'appuiera principalement sur une approche numérique innovante reposant sur le couplage d'une méthode des éléments discrets non lisses pour la phase granulaire et d'une méthode des éléments finis particulaires pour la phase fluide, permettant de décrire finement les interactions fluide-granulaire et la surface libre. Le modèle numérique sera enrichi par l'introduction de nouveaux mécanismes micromécaniques et optimisé afin de limiter les coûts de calcul.

Les résultats numériques seront confrontés à des données expérimentales issues de collaborations internationales, notamment à travers des essais d'effondrement granulaire réalisés en laboratoire. Cette validation permettra d'évaluer la robustesse du modèle et d'améliorer sa capacité prédictive. À terme, les travaux contribueront à une meilleure compréhension des phénomènes d'effondrement granulaire immergé et fourniront des outils de modélisation utiles pour l'évaluation et la prévention des risques naturels et industriels. Les effondrements granulaires immergés ou partiellement immergés sont à l'origine de phénomènes complexes pouvant engendrer des vagues destructrices et des écoulements turbulents. Malgré des avancées récentes, la compréhension des mécanismes à l'échelle du grain reste limitée, freinant le développement de modèles prédictifs fiables. Cette thèse s'inscrit dans un contexte scientifique et sociétal fort, à l'interface entre recherche fondamentale et applications liées à la prévention des risques. 1) Comprendre les mécanismes de transfert de quantité de mouvement entre un milieu granulaire et un fluide lors d'un effondrement partiellement immergé.
2) Analyser l'influence de paramètres micromécaniques (polydispersité, porosité, lois de contact : frottement, lubrification, capillarité) sur la dynamique de l'effondrement et des ondes générées.
3) Établir des liens qualitatifs et quantitatifs entre phénomènes à l'échelle du grain et réponses macroscopiques.

Développer et valider un outil numérique prédictif applicable à des problématiques de risques naturels et industriels. L'approche reposera principalement sur le développement et l'utilisation d'un modèle numérique couplé combinant une méthode des éléments discrets non lisses pour la phase granulaire et une méthode des éléments finis particulaires pour la phase fluide. Le modèle sera enrichi par l'introduction de nouveaux mécanismes micromécaniques et optimisé afin de limiter les coûts de calcul. Les simulations seront confrontées à des données expérimentales issues d'essais d'effondrement granulaire en laboratoire, dans le cadre de collaborations internationales.

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d'un diplôme de niveau Master ou équivalent en mécanique, génie civil, génie mécanique, mécanique des fluides ou disciplines connexes. Un fort intérêt pour la recherche en mécanique des milieux granulaires, les interactions fluide-structure ou fluide-granulaire et les phénomènes multiphysiques est attendu.

Le(la) candidat(e) devra posséder de solides bases en modélisation numérique et en mécanique des milieux continus et/ou discrets. Des compétences en programmation scientifique (notamment en Python et/ou C++) sont requises. Une connaissance préalable des méthodes numériques de type DEM, FEM ou méthodes couplées constitue un atout apprécié, sans être indispensable.

Une appétence pour les approches expérimentales, la capacité à analyser et interpréter des données, ainsi qu'un bon niveau d'anglais scientifique sont attendus. Le(la) candidat(e) devra faire preuve d'autonomie, de rigueur scientifique, d'esprit critique et d'une capacité à travailler dans un environnement collaboratif et international.