Description du sujet de thèse

Génération de tsunamis par effondrement de colonnes granulaires dans l'eau

Un tsunami est une vague océanique de très grande ampleur qui peut se propager rapidement sur de longues distances avant d'arriver sur les côtes avec un risque important de dégâts matériels et victimes humaines. Les tsunamis peuvent être déclenchés par différents événements géologiques tels que des tremblements de terre sous-marins, mais aussi de grands glissements de terrain et l'effondrement de falaises ou d'îles volcaniques. Ces dernières années, un dispositif expérimental a été mis au point au laboratoire FAST (Orsay) pour modéliser cette situation en générant un effondrement granulaire dans une couche d'eau. Les résultats par l'effondrement de colonnes dans un canal linéaire montrent trois principaux régimes d'ondes, dont des ondes solitaires et des mascarets. La loi d'échelle obtenue en laboratoire pour l'amplitude des vagues en fonction du volume final immergé ouvre la voie à une meilleure compréhension des événements géophysiques. Afin de mieux comprendre l'interaction complexe des flux granulaires/eau et d'améliorer les prévisions de génération de vagues, permettant une prévention plus précise des risques, la prochaine étape consiste à considérer maintenant les effets 3D avec l'effondrement d'une colonne cylindrique dans un bassin carré. Le travail de thèse consistera en des expériences où les dimensions de la colonne de grains (hauteur et rayon) seront variées ainsi que la hauteur d'eau. Par des techniques de visualisation et traitements d'images, les interfaces de l'eau et des grains seront détectées et analysées pour accéder à la dynamique de l'effondrement des grains dans l'eau ainsi qu'à la dynamique de formation de la vague. Un travail de modélisation et simulations numérique sera également entrepris en collaboration avec l’Institut ∂'Alembert (Paris).

Contexte de travail

La thèse aura lieu au laboratoire FAST (UMR 7608 Université Paris-Saclay et CNRS) à Orsay, composé de 30 chercheurs et enseignants-chercheurs, 10 personnels d'appui à la recherche et 15 doctorants environ. Le laboratoire FAST est un laboratoire de recherche dans le domaine de l’hydrodynamique des écoulements complexes liés à des procédés industriels, à des situations géophysiques ou à des processus biophysiques. Plus précisément, le travail de thèse sera réalisée au sein de l’équipe "Granulaires et suspensions" qui possède une grande expertise dans le domaine de la mécanique des fluides et des milieux granulaires. Une collaboration avec I’équipe Fluides Complexes et Instabilités Hydrodynamiques de l’Institut ∂’Alembert (Paris) permettra d’entreprendre un travail de simulations numériques en complément des expériences.
La thèse aura pour cadre le projet ANR Slide2Wave porté par le laboratoire FAST (Orsay) en partenariat avec l’Institut ∂’Alembert (Paris), l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse et le laboratoire Magmas et Volcans (Clermont).

Informations complémentaires

Le candidat ou la candidate devra posséder un Master de Physique ou Mécanique, avec une appétence particulière pour l'expérimentation et le traitement de données (Matlab...). Des compétences en simulations numérique seront appréciées ainsi qu’une bonne pratique de l'anglais en vue de présentations orales à des congrès internationaux et de rédaction d'articles internationaux.