Comptes Rendus
Convection mixte en fluide binaire avec effet Soret : étude analytique de la transition vers les rouleaux transversaux 2D
[Mixed convection in binary fluid with Soret effect: study of the transition towards transverse 2D rolls]
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 2, pp. 179-186.

This Note deals with mixed convection in binary fluid with Soret effect in a rectangular duct heated from below. In particular, we study the transition towards transverse 2D rolls appearing at low Reynolds and Rayleigh numbers. The linear stability analysis of Poiseuille flow, with linearly stratified temperature and concentration fields, shows the influence of the separation ratio on the critical Rayleigh number at the transition towards the transversal 2D convective patterns. It highlights the presence, at low Reynolds numbers, of propagating transverse rolls in the downwards as well as in the upwards direction. Finally, we point out that, under these conditions, the propagating frequency of the rolls is the sum of two well defined frequencies: the first related to the Reynolds, the second to the separation ratio.

Dans cette Note on étudie la convection mixte en fluide binaire avec effet Soret en canal rectangulaire chauffé par le bas. On s'intéresse plus particulièrement à la transition vers les rouleaux transversaux 2D qui apparaissent pour de faibles nombres de Reynolds et de Rayleigh. L'analyse de stabilité linéaire de l'écoulement de Poiseuille, stratifié linéairement en température et concentration, montre l'influence du facteur de séparation sur le nombre de Rayleigh critique de la transition vers les rouleaux transversaux. A faible nombre de Reynolds, on met en évidence la présence de rouleaux se propageant dans le même sens ou en sens inverse de l'écoulement moyen. On montre également que dans ces conditions, la fréquence de propagation des rouleaux correspond à la somme des fréquences obtenues en convection mixte thermique et en convection naturelle thermosolutale.

Received:
Accepted:
Published online:
DOI: 10.1016/j.crme.2004.09.004
Mot clés : Mécanique des fluides, Convection mixte, Mélange binaire, Effet Soret, Stabilité linéaire
Keywords: Fluid mechanics, Mixed convection, Binary fluid, Soret effect, Linear stability

Estelle Piquer 1; Marie-Catherine Charrier-Mojtabi 1; Mejdi Azaiez 2; Abdelkader Mojtabi 3

1 Laboratoire d'énergétique (LESETH), EA 810, UFR PCA, université Paul Sabatier, 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex, France
2 Laboratoire MASTER, ENSCPB, 16, avenue Pey Berland, 33607 Pessac cedex, France
3 IMFT, UMR CNRS/INP/UPS 5502, UFR MIG, université Paul Sabatier, 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex, France
@article{CRMECA_2005__333_2_179_0,
     author = {Estelle Piquer and Marie-Catherine Charrier-Mojtabi and Mejdi Azaiez and Abdelkader Mojtabi},
     title = {Convection mixte en fluide binaire avec effet {Soret} : \'etude analytique de la transition vers les rouleaux transversaux {2D}},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {179--186},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {333},
     number = {2},
     year = {2005},
     doi = {10.1016/j.crme.2004.09.004},
     language = {fr},
}
TY  - JOUR
AU  - Estelle Piquer
AU  - Marie-Catherine Charrier-Mojtabi
AU  - Mejdi Azaiez
AU  - Abdelkader Mojtabi
TI  - Convection mixte en fluide binaire avec effet Soret : étude analytique de la transition vers les rouleaux transversaux 2D
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2005
SP  - 179
EP  - 186
VL  - 333
IS  - 2
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2004.09.004
LA  - fr
ID  - CRMECA_2005__333_2_179_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Estelle Piquer
%A Marie-Catherine Charrier-Mojtabi
%A Mejdi Azaiez
%A Abdelkader Mojtabi
%T Convection mixte en fluide binaire avec effet Soret : étude analytique de la transition vers les rouleaux transversaux 2D
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2005
%P 179-186
%V 333
%N 2
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2004.09.004
%G fr
%F CRMECA_2005__333_2_179_0
Estelle Piquer; Marie-Catherine Charrier-Mojtabi; Mejdi Azaiez; Abdelkader Mojtabi. Convection mixte en fluide binaire avec effet Soret : étude analytique de la transition vers les rouleaux transversaux 2D. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 2, pp. 179-186. doi : 10.1016/j.crme.2004.09.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2004.09.004/

[1] J.-M. Luijkx. Influence de la présence de parois latérales sur l'apparition de la convection libre, forcée et mixte, Thèse de Doctorat, Université de Mons, Belgique, 1983

[2] H.-W. Müller; M. Lüke; M. Kamps Transversal convection patterns in horizontal shear flow, Phys. Rev. A, Volume 45 (1992) no. 6, pp. 3714-3725

[3] X. Nicolas; A. Mojtabi; J.-K. Platten Two dimensional numerical analysis of the Poiseuille–Benard flow in a rectangular channel heated from below, Phys. Fluids, Volume 9 (1997) no. 2, pp. 337-348

[4] X. Nicolas; P. Traore; A. Mojtabi; J.-P. Caltagirone Augmented Lagrangian method and open boundary conditions in 2D simulation of Poiseuille–Bénard channel flow, Int. J. Numer. Methods Fluids, Volume 25 (1997) no. 3, pp. 265-283

[5] C.-H. Yu; M.-Y. Chang; T.-F. Lin Structures of moving transverse and mixed rolls in mixed convection of air in a horizontal plane channel: a numerical study, Int. J. Heat Mass Transfer, Volume 40 (1997) no. 2, pp. 333-346

[6] M.-T. Ouazzani; J.-K. Platten; A. Mojtabi Étude expérimentale de la convection mixte entre deux plans horizontaux à températures différentes, Int. J. Heat Mass Transfer, Volume 33 (1990) no. 7, pp. 1417-1427

[7] M.-T. Ouazzani; J.-K. Platten; A. Mojtabi Intermittent patterns in mixed convection, Appl. Sci. Res., Volume 51 (1993), pp. 677-685

[8] P. Büchel; M. Lücke Influence of through flow on binary fluid convection, Phys. Rev. E, Volume 61 (2000) no. 4, pp. 3793-3810

[9] O. Sovran; M.-C. Charrier-Mojtabi; A. Mojtabi Naissance de la convection thermo-solutale en couche poreuse infinie avec effet Soret, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. IIb, Volume 329 (2001), pp. 287-293

Cited by Sources:

Comments - Policy