Cette étude est conduite dans le cadre du projet « PowderReg », financé par le programme Européen Interreg VA GR au sein de l'axe prioritaire 4 « Renforcer la compétitivité et l'attractivité de la Grande Région / Großregion ».

Les milieux granulaires sont présents dans de nombreux domaines, que cela soit dans la Nature (châteaux de sable, coulées de lave, avalanches...) ou bien dans l'industrie (poudres cosmétiques, céréales, bétons...). Comprendre le comportement et les propriétés d'écoulement (localisation, blocage, vieillissement...) de ces matériaux est un point d'intérêt majeur en rhéologie et mécanique des fluides, ce qui reste encore difficile du fait de la complexité et de l'aspect multi-échelles de ces écoulements. La compréhension de ces écoulements permettrait en effet d'optimiser de nombreux systèmes, comme par exemple la vidange de silo.

Notre étude porte sur l'écoulement de poudres sèches dans un silo quasi-2D (épaisseur inférieure à deux tailles de grain) lorsque l'on applique des vibrations. Les poudres utilisées sont principalement des billes sphériques en verre d'environ 1 mm de diamètre. Des simulations numériques par DEM (sous LIGGGHTS) ont été réalisées pour déterminer l'impact sur l'écoulement de la géométrie de l'ouverture du silo et des paramètres des vibrations. Concernant la géométrie, plusieurs ouvertures entre 4.5 et 18 tailles de grain ont été testées, pour un angle d'ouverture de 0°. Concernant les vibrations, de nombreuses combinaisons d'amplitudes (10-16000 μm) et de fréquences (15-75 Hz) ont été testées.

Les résultats ont mis en évidence l'existence de deux régimes: un régime à faible vibrations pour lequel le débit décroit avec l'intensité des vibrations et un second régime pour lequel le débit augmente avec l'intensité des vibrations. Nous proposons ansi dans chaque cas une loi empirique permettant de relier le débit aux différents paramètres de l'écoulement, en nous basant sur la loi de Beverloo. Ces différents résultats seront utilisés pour dimensionnaliser l'unité d'approvisionnement d'un démonstrateur simulant une chaine industrielle, dans le cadre du projet européen « PowderReg ».