Instabilit´ e convective ` a l’interface miscible entre deux fluides
Haudin Florence1, Riolfo Luis A.1, Knaepen Bernard2, Homsy George M.3et De Wit Anne1
1 Unit´e de Chimie Physique non Lin´eaire, Universit´e Libre de Bruxelles (ULB), Bruxelles, Belgique,
2 Service de Physique Statistique et des Plasmas, Universit´e Libre de Bruxelles (ULB), Bruxelles, Belgique,
3 Department of Mechanical Engineering, University of British Columbia, Vancouver, Canada.
fhaudin@ulb.ac.be
L’instabilit´e hydrodynamique de digitation visqueuse s’observe lorsqu’un fluide donn´e est inject´e dans un autre fluide plus visqueux dans des milieux poreux ou dans des cellules de Hele-Shaw. La situation o`u l’on inverse les deux fluides, le moins mobile ´etant inject´e dans le moins visqueux, est connue pour ˆ
etre stable d’un point de vue visqueux. Nous rapportons n´eanmoins dans cette situation la d´estabilisation de l’interface miscible sous la forme de stries orient´ees dans la direction de l’´ecoulement. Le m´ecanisme propos´e pour expliquer la formation de ce motif implique la diff´erence de densit´e existant entre les deux fluides. En effet, lors de l’injection d’un fluide donn´e dans un autre de densit´e diff´erente, un flux de Poiseuille se d´eveloppe dans la cellule. Localement dans les r´egions o`u le fluide plus dense se trouve au- dessus du fluide moins dense, une instabilit´e de Rayleigh-Taylor se produit, g´en´erant de la convection et la formation de rouleaux.
Pour caract´eriser le d´eveloppement de cette instabilit´e, nous avons r´ealis´e une ´etude exp´erimentale dans une cellule de Hele-Shaw avec injection radiale. Les fluides inject´es sont des solutions de glyc´erine ou de sucrose et les fluides d´eplac´es des solutions d’eau color´ee ou de glyc´erine. Le temps d’apparition de l’instabilit´e et la longueur d’onde du motif sont caract´eris´es en fonction des propri´et´es des deux fluides, du d´ebit d’injection et de l’´epaisseur de la cellule.
