Du mélange turbulent aux courants de gravité en géométrie confinée

par Thomas Séon

Thèse de doctorat en Physique des liquides

Sous la direction de Jean-Pierre Hulin.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .

mots clés

• Gravité
• Mélange
• Confiné
• Stratification
• Kelvin-Helmholtz
• Diffusion

Résumé

Ce travail expérimental analyse le mélange de deux fluides miscibles associé à un écoulement induit par gravité dans la géométrie confinée d’un tube incliné. L’étude de la vitesse du front en fonction des paramètres de contrôle (contraste de densité entre les fluides <<1, viscosité des fluides , diamètre du tube d et angle d’inclinaison  par rapport à la verticale) a permis d'identifier 3 régimes d’écoulement en fonction de  : prés de l’horizontale, un régime de contre-écoulement visqueux sans mélange ; pour les intermédiaires, un régime inertiel avec un faible mélange transverse sans effet sur la vitesse du front liée alors à , et, enfin, près de la verticale, un régime de mélange plus intense contrôlant tout l’écoulement. Dans ce dernier, l’étalement longitudinal de la zone de mélange est alors macroscopiquement diffusif. Les nombres sans dimension pertinents pour la vitesse du front et le coefficient de diffusion, et les lois d’échelles qui les lient ont été dégagés.

Titre traduit

From turbulent mixing to gravity currents in confined geometry

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