Instabilités à l'interface entre fluides miscibles par forçage oscillant horizontal

Marc Legendre; Philippe Petitjeans; Pascal Kurowski

doi:10.1016/S1631-0721(03)00127-X

Instabilités à l'interface entre fluides miscibles par forçage oscillant horizontal

Présenté par : Sébastien Candel

Marc Legendre ¹ ; Philippe Petitjeans ¹ ; Pascal Kurowski ¹

¹ Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes, ESPCI, 10, rue Vauquelin, 75005 Paris, France

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 9, pp. 617-622.

Résumé
Abstract

Des expériences ont été menées pour étudier l'effet de vibrations sinusoı̈dales et horizontales sur l'interface entre deux fluides miscibles placés dans une cuve fermée. A une amplitude d'excitation a fixée, la fréquence f est progressivement augmentée jusqu'à une fréquence seuil pour laquelle on peut observer un relief stationnaire dans le référentiel de la cuve. La difference de densité entre les deux fluides induit un cisaillement oscillant qui conduit à une instabilité de type Kelvin–Helmholtz. La courbe de stabilité expérimentale confirme ce mécanisme physique. Les effets capillaires susceptibles d'exister à l'interface entre l'eau et la glycérine ont un rôle négligeable dans la gamme de longueurs d'onde observée.

Experiments were performed in order to study the instability at the interface between miscible fluids placed in a closed tank when submitted to a horizontal and sinusoidal oscillating forcing. For a given amplitude a, the frequency f was progressively increased untill a threshold frequency above which a stationnary relief can be observed in the reference frame of the tank. The difference of density involves an oscillating shear which lead to a Kelvin–Helmholtz type instability. An experimental stability curve was determined and confirms the physical mecanism. The capillar effects which could be expected at the interface between such fluids can be neglicted.

Reçu le : 2002-12-06
Accepté le : 2003-05-27
Publié le : 2003-08-23

DOI : 10.1016/S1631-0721(03)00127-X

Mot clés : Mécanique des fluides, Instabilité d'interface, Fluides miscibles, Tension de surface effective
Keywords: Fluid mechanics, Interfacial instability, Miscible fluids, Effective surface tension

Affiliations des auteurs :

Marc Legendre ¹ ; Philippe Petitjeans ¹ ; Pascal Kurowski ¹

¹ Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes, ESPCI, 10, rue Vauquelin, 75005 Paris, France

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Marc Legendre; Philippe Petitjeans; Pascal Kurowski. Instabilités à l'interface entre fluides miscibles par forçage oscillant horizontal. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 9, pp. 617-622. doi : 10.1016/S1631-0721(03)00127-X. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(03)00127-X/

Bibliographie
Cité par

[1] S. Fauve; K. Kumar; C. Laroche; D. Beyssens; Y. Garrabos Parametric instability of a liquid–vapor interface close to the critical point, PRL, Volume 68 (1992), p. 3160

[2] K. Kumar; L.S. Tuckerman Parametric instability of the interface between two fluids, J. Fluid Mech., Volume 329 (1994), p. 49

[3] W.S. Edwards; S. Fauve Patterns and quasi-patterns in the Faraday experiment, J. Fluid Mech., Volume 278 (1994), p. 123

[4] G.H. Wolf The dynamic stabilization of the Rayleigh–Taylor instability and the corresponding dynamic equilibrium, Z. Phys., Volume 227 (1969), p. 291

[5] M.V. Khenner; D.V. Lyubimov; T.S. Belozerova; B. Roux Stability of plane-parallel vibrationnal flow in a two-layer system, Eur. J. Mech., Volume 18 (1999), pp. 1085-1101

[6] D.V. Lyubimov; A.A. Cherepanov Development of a steady relief at the interface of fluids in a vibrational field, Fluid Dynamics, Volume 86 (1987), pp. 849-854

[7] R. Wunenburger; P. Evesque; C. Chabot; Y. Garrabos; S. Fauve; D. Beysens Frozen wave induced by high frequency horizontal vibrations on a CO₂ gas–liquid interface near the critical point, PRE, Volume 96 (1999), pp. 4100-4103

[8] A. Ivanova; V. Kozlov; P. Evesque Patterning of “liquefied” sand surface in a cylinder filled with liquid and subjected to horizontal vibrations, Europhys. Lett., Volume 35 (1996), pp. 159-164

[9] A.A. Ivanova; V.G. Kozlov; P. Evesque Interface dynamics of immiscible fluids under horizontal vibration, Fluid Dynamics, Volume 36 (2000), p. 362

[10] Y. Rocard Thermodynamique, Masson, 1967

[11] P. Petitjeans A surface tension for miscible fluids, C. R. Acad. Sci. Paris, Volume 322 (1996), pp. 673-680

Cité par Sources :

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