Mélange par gravité de fluides miscibles en tubes verticaux et inclinés
Résumé
Nous avons étudié le mélange induit par gravité entre deux fluides miscibles superposés en configuration instable. Le but de notre expérience est l'étude de ce phénomène dans la géométrie particulière d'un long tube vertical de faible diamètre.
Une telle configuration est rencontrée lors de la complétion des puits pétroliers (ciment injecté au-dessus de la boue de forage), mais également dans certains procédés industriels (colonnes d'extraction liquide-liquide). L'influence du contraste de densité, de la viscosité des fluides et du diamètre du tube a été analysée.
Le principal résultat est la mise en évidence d'un régime de mélange diffusif à l'échelle macroscopique.
Pour chaque expérience réalisée en régime diffusif, nous avons déterminé le coefficient de diffusion D et la vitesse caractéristique V des particules fluides. L'augmentation de D et V avec la viscosité des fluides s'explique par la perte d'efficacité du mélange qui réduit moins le contraste de densité local et donc D et V.
Nous proposons des nombres sans dimension permettant de représenter l'ensemble des expériences par des courbes maîtresses. Deux régimes de mélange sont ainsi mis en évidence suivant la valeur du nombre de Reynolds.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)