Fluides non miscibles en tube incliné

       On s'intéresse dans cette partie au mélange spontané sous l’effet de la gravité de deux fluides non miscibles initialement séparés sous forme de deux couches superposées dans une géométrie confinée telle qu’un tube incliné. Ces deux fluides ne sont ni agités ni remués de l’extérieur.

                              

       Source: Brunel Institute for Bioengineering

        Afin de bien comprendre le phénomène qui se produit, considérons le cas opposé de deux fluides initialement superposés dans une situation stable;  i.e le fluide léger au-dessus, on remarque alors que dans ce cas les deux fluides s'interpénètrent d'une manière très lente via la diffusion moléculaire due à l'agitation thermique des molécules: ce mélange est inefficace. Aussi on s'intéresse au cas opposé où le fluide lourd est situé au-dessus du fluide léger dans un tube incliné sous l'effet de gravitation. Le schéma suivant illustre la configuration que l'on étudie:

 

      L'étude du comportement de deux fluides non miscibles dans un tube incliné soumis à l'effet de gravité s'avère très importante puisque ces problèmes se rencontrent fréquemment en océanographie, en hydrologie ou encore en génie pétrolier ou chimique.

      En effet, les premières études menées ont été sur les mélanges de fluides injectés lors des opérations de "complétions" de puits de pétrole après leur forage. Ensuite, on les a abordées dans plusieurs domaines entre autres:

  • Les réactions chimiques entre des fluides non miscibles dans des réacteurs tubulaires.
  • Propagation d’incendie et de fumée dans une cage d’ascenseur, une galerie ou un tunnel...
  • Dispersion de polluants denses dans des couches d’eau peu profonde.
  • Sédimentation de particules dans des séparateurs inclinés utilisant l’effet Boycott.

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