Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels

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Mardi 16 février 2016 à 11h00 en salle K118

HERAULT Johann, Irphe / Irsn, Marseille

Titre/Title : Érosion d’une stratification par un jet turbulent à bas Froude

Contact : Nicolas Mordant (équipe EDT)

Résumé/Abstract : Le mélange turbulence à l’interface de deux fluides de densité différente est un processus physique complexe qui s’observe communément dans les phénomènes naturels (surface des océans, panache volcanique..) et les applications industrielles (accident nucléaire). Dans la littérature, les modèles de mélange turbulent à l’interface supposent généralement a présence d’intenses structures tourbillonnaires ("engulfment model" ). Or on sait que l’érosion s’effectue même si ces tourbillons n’érodent pas directement l’interface. Nous avons donc mené une étude expérimentale des processus d’érosion dans le cas où le nombre de Froude, comparant les forces inertiels aux forces de gravité, est inférieur a un. Nous avons mesuré les champs de densité et de vitesses dans une configuration où un jet turbulent impacte une interface. Nous montrons que l’érosion est principalement induite par le déferlement d’ondes de gravite a l’interface. Ce déferlement n’est possible que s’il existe un transfert d’énergie de l’écoulement moyen vers les ondes. Or l’interface est stable vis a vis des instabilités de cisaillement tels que Kelvin-Helmholtz ou Holmboe. Nous montrons donc pour la première fois des éléments expérimentaux indiquant la présence d’une couche critique ou la vitesse de l’onde de surface égale celle de l’écoulement moyen. Cette résonance entre écoulement moyen et l’onde permet la déstabilisation de l’onde qui déferle et induit du mélange.