Etude locale du mélange induit par gravité de deux fluides dans la géométrie confinée d'un tube incliné
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The buoyancy driven mixing oftwo f1uids ofvarious densities interpenetrating each other has been studied at the local scale in a long tilted tube (with a strong confinement). The velocity and concentration maps are measured by means of PlV and LlF techniques in a vertical diametral plane. The flow displays a large variety ofbehaviors as a function of the tilt angle and the density contrast. At large angles (from vertical) and low-density contrast, the flow is laminar with three layers ofvarious densities stabilized by transverse gravity. Ln contrast at high-density contrast and low angle, there is a turbulent shear-mixing region. Mean transverse velocity and concentration profile are linear in the center ofthe tube section and two channels ofless mixed f1uids develop on both size ofthis mixed layer. A secondary flow (transverse to the primary one) plays an important role for the momentum. For density contrasts and tilt angles between these two cases, isolated or periodic turbulent bursts between which the flow retums to laminar are observed and characterized using spatial correlations of concentration.
Abstract FR:
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 (PlV) et les champs de concentration (LlF) 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 e (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.