Milieux granulaires: Simulations numériques et expérimentations en cuve acoustique

International audienceWe are interested in transmitted or refracted field by a granular medium, where wavelength λ and size of the heterogeneities are quasi equal. In this case, the wave regime is no longer propagative but becomes diffusive, with multiple scattering. Experimentally, if we measure on several points the field, the wave "sees" a medium differently organized. Nevertheless, a common information for all the measures should exist since the studied medium is globally the same. Acoustic experiments upon diluted media (grains inserted in a gel) are then carried out, together with numerical modeling based on Mie theory (at the local scale of the grain). The analysis of the refracted field by the different heterogeneities is done by extracting the modulation laws via the wavelet transform. The analysis brings out characteristic parameters which allow us, by playing on the ratio longueur d'onde λ / mean free path l, to tend towards a valid model for dense media. Experiments are carried out in reflection on sand. The numerical results are then validated.Nous nous intéressons au champ transmis ou réfracté par un milieu granulaire, où longueur d'onde λl et taille des hétérogénéités sont du même ordre de grandeur. Dans ce cas, le régime de l'onde n est plus propagatif mais devient diffusif avec présence de multiple diffuseurs. Expérimentalement, si nous mesurons en plusieurs points le champ résultant, l'onde "voit" un milieu organisé différemment. Cependant, une information commune à toutes les mesures doit pourtant exister car le milieu étude est globalement le même. Des expériences acoustiques sur des milieux dilués (grains insérés dans un gel) sont donc réalisées, conjointement à une modélisation numérique basée sur la théorie de Mie (à l’échelle locale du grain). L'analyse du champ réfracté par les différentes hétérogénéités se fait par extraction des lois de modulation via la transformée en ondelettes. L'analyse fait ressortir des paramètres caractéristiques qui nous permettent en jouant sur le rapport λ/ libre parcours moyen l, de tendre vers un modèle valable pour les milieux denses. Des expériences sont réalisées en réflexion sur du sable. Les résultats numériques correspondant sont alors validés