Etalement d'un jet horizontal miscible de flottabilité positive

Overview & Synopsis

Nous étudions le phénomène de mélange lors de l'étalement d'un jet d'eau salée au fond d'un bassin d'eau douce. Pour caractériser le mélange des eaux douce et salée, nous utilisons l'équation du transport de la fraction volumique de l'eau salée qui prend en compte l'advection et la diffusion. Les équations de Navier-Stokes moyennées (RANS : Reynolds-Averaged Navier-Stokes) et celle de l'advection-diffusion de la fraction volumique sont utilisées pour calculer la fraction volumique, la vitesse moyenne ? et la pression p en négligeant la force de tension d'interface entre les deux liquides miscibles. Dans ces équations, on ne simule que l'écoulement moyen en temps et les fluctuations sont modélisées par l'action de la viscosité turbulente. Le modèle standard k-epsilon permet de calculer la viscosité turbulence. En comparant la position du front du jet expérimental à celle du numérique en fonction du nombre de Re0 initial et du Fr0, nous observons un retard du jet numérique loin de l'injection pour des faibles valeurs de Reynolds initial Re0 entre 1111 et 2222 et des nombres de Froude Fr0 entre 5.1 et 10.2. Ce retard disparaît ce qui montre un très bon accord entre les calculs numériques et les expériences pour des valeurs de Re0 entre 2500 et 3889 et des Fr0 entre10.5 et 18. Grâce aux calculs numériques, nous pouvons suivre la variation de la fraction volumique du jet en fonction du temps dans les trois directions. Près de l'injection la hauteur du jet peut donner une frontière permettant la distinction de l'eau douce du jet. Par contre loin de l'injection lorsque le jet est bien étalé, on ne peut pas distinguer une frontière nette permettant de distinguer la hauteur du jet. Il s'agit donc d'une évolution continue de la hauteur du jet.