Etude du phénomène d'entraînement dans des jets turbulents dits Non-Boussinesq
Salizzoni Pietro  1, *@  , Mathieu Creyssels  1, *@  , Samuel Vaux  2@  , John Craske  3@  , Maarten Van Reeuwijk  3@  
1 : Laboratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique  (LMFA)  -  Site web
CNRS : UMR5509, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), Ecole Centrale de Lyon, Institut National des Sciences Appliquées [INSA] - Lyon
36 Av Guy de Collongue 69134 ECULLY CEDEX -  France
2 : Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire  (IRSN)
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Saint-Paul-Lez-Durance, France -  France
3 : Departement of Civil and Environmental Engineering, Imperial College London
* : Auteur correspondant

Nous présentons une étude numérique de la dynamique de jets turbulents de fluides léger ou lourd dans un environnement non stratifié. La densité du jet est choisie bien inférieure ou bien supérieure à la densité du fluide environnant afin d'explorer les effets dits "non-Boussinesq" sur la dynamique de l'écoulement. Une question centrale est de savoir comment l'entraînement du fluide ambiant par le jet est modifiée lorsque l'écart entre les densités du jet et de l'environnement est fortement augmenté. L'entraînement est mesurée traditionnellement par un coefficient α qui représente le rapport entre la vitesse d'entraînement horizontale du fluide ambiant et la vitesse verticale du jet. L'étude expérimentale de Ricou et Spalding (1961) a été interprétée de la façon suivante: le coefficient α évoluerait comme la racine carrée du rapport de densité entre les deux fluides. Ainsi, pour un jet très léger, α serait plus petit que pour un jet traditionnel dit "Boussinesq" tandis que pour un jet très lourd α augmenterait comme la racine carrée du rapport de densité. Cependant l'origine physique de cette dépendance du coefficient d'entraînement avec le rapport de densité est sujette à caution. Afin de déterminer la dépendance du coefficient d'entraînement avec la densité du jet, des simulations numériques de jets légers et lourds ont été menées et les résultats ont été interprétés en suivant l'analyse proposée par Craske et Van Reeuwijk (2015) et Ezzamel et al. (2015). Cet approche permet de sonder les effets du rapport de densité des deux fluides sur la production d'énergie cinétique turbulente ainsi que ses relations avec le coefficient d'entraînement.


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