Étude locale du mélange induit par gravité de deux fluides dans la géométrie confinée d'un tube incliné - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Local study of buoyant mixing of two fluids in a tilted tube

Étude locale du mélange induit par gravité de deux fluides dans la géométrie confinée d'un tube incliné

Jemil Znaien
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 880492

Résumé

The buoyancy driven mixing of two fluids of different densities (Atwood numbers $10^{-3} \leq \mathrm{At} \leq10^{-2}$) interpenetrating each other has been studied at the local scale in a 20mm diameter tube tilted at an angle $15°\leq \theta\leq 60°$ from vertical. The velocity and concentration maps are measured by means of PIV and LIF techniques in a vertical diametral plane. At large angles ($\theta=45-60°$) and low density contrast (At=$10^{-3}$) the flow is laminar with three layers of different densities stabilized by transverse gravity. At high At ($4.10^{-3} -10^{-2}$) and low $\theta$ (15°-30°) there is a turbulent shear mixing region with linear velocity and concentration transverse profiles in the middle of the tube section and with two channels of less mixed fluids at the top and bottom. The size of the channels increases at lower At and higher $\theta$. The local viscous and turbulent momentum fluxes have been determined and their variation in the section and their dependence on $\theta$ will be discussed. At intermediate At and $\theta$ values, isolated or periodic turbulent bursts between which the flow returns to laminar are observed and both the velocity and concentration spatial correlations have been determined.
Nous avons, dans cette thèse, étudié, à l'échelle locale, le mélange induit par gravité de deux fluides miscibles de densités différentes dans un long tube incliné. Nous avons mesuré, sur des expériences indépendantes, les champs de vitesse (PIV) et les champs de concentration (LIF) dans un plan diamétral vertical. Avec l'aide des profils de vitesse et de concentration moyenne nous avons pu établir une carte des régimes d'écoulement observés en fonction des paramètres de contrôles : angle d'inclinaison du tube $\theta$ (repéré par rapport à la verticale) variant de 15°à 60°, et contraste de densité caractérisé par le nombre d'Atwood At allant de $10^{-3}$ à $10^{-2}$. Nous avons étudié le transport de quantité de mouvement dans les régimes d'écoulement quasi-stationnaires en comparant les résultats expérimentaux à des modèles simples et à des simulations numériques. Nous nous sommes également intéressés et la stationnarité et la stabilité des écoulements.
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Dates et versions

tel-00525440 , version 1 (11-10-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00525440 , version 1

Citer

Jemil Znaien. Étude locale du mélange induit par gravité de deux fluides dans la géométrie confinée d'un tube incliné. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Paris Sud - Paris XI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00525440⟩
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