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Mécanisme de mélange par convection intermittente dans un nuage de bulles confinées

Alméras, Elise and Roig, Véronique and Risso, Frédéric and Plais, Cécile and Augier, Frédéric Mécanisme de mélange par convection intermittente dans un nuage de bulles confinées. (2013) In: Séminaire SHF Ecoulements diphasiques dispersés, 4 April 2013 - 5 April 2013 (Châtou, France). (Unpublished)

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Abstract

Ce travail s'intéresse au mélange d'un traceur passif peu diffusif dans un nuage homogène de bulles en ascension dans une cellule Hele-Shaw. Le nombre de Reynolds du mouvement relatif des bulles est élevé. L'écoulement peut être considéré comme bidimensionnel et possède une agitation du liquide très particulière, liée principalement aux sillages des bulles ([1], [2]). Nous avons réalisé des expériences de mélange en injectant un traceur fluorescent au sein du nuage de bulles pendant un temps fini. Une technique de mesure LIF originale et adaptée à cet écoulement à bulles a été développée. Elle consiste à éclairer avec un laser un volume de 0,5 mm³, à différentes distances de l'injecteur, et à observer avec une fibre optique la lumière de ce volume qui est transmise à un spectromètre permettant d'analyser la lumière fluorescée. Il est donc possible de remonter à la concentration locale à une fréquence de 250 Hz (résolution temporelle de la mesure). La figure 1.a montre une évolution typique de la concentration du colorant en un point situé à 150 mm au dessus de l'injection. Dans un premier temps, le traceur arrivant dans le volume de mesure, la concentration augmente, la diminution de concentration qui suit, se fait de manière exponentielle ce qui montre que le mélange en cellule Hele-Shaw n'est pas un processus diffusif de type Fickien [3]. De plus, nous observons à une échelle temporelle beaucoup plus courte des fluctuations de concentration très marquées. Cette intermittence est principalement due aux mécanismes intrinsèques au mélange en cellule de Hele-Shaw. Ce mélange se fait principalement par séquences de capture - transport - largage de colorant par les sillages des bulles (figure 1.b). Un modèle de mélange convectif intermittent a été développé et reproduit bien les expériences.

Item Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Audience (conference):National conference without published proceedings
Uncontrolled Keywords:
Institution:French research institutions > Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE)
Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
French research institutions > IFP Energies Nouvelles - IFPEN (FRANCE)
Université de Toulouse > Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Laboratory name:
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Deposited On:28 Nov 2013 15:03

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