Buoyancy-driven destabilization of an immersed granular bed

Autor: Pierre Jop, Yves D’Angelo, Cyprien Morize, Aurélie Louis-Napoléon, Eric Herbert, Christophe Goupil
Přispěvatelé: Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain (LIED (UMR_8236)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fluides, automatique, systèmes thermiques (FAST), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Surface du Verre et Interfaces (SVI), SAINT-GOBAIN-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (JAD), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Saint-Gobain-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Jean Alexandre Dieudonné (LJAD), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Université Côte d'Azur (UCA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Journal of Fluid Mechanics
Journal of Fluid Mechanics, Cambridge University Press (CUP), 2018, 843, pp.778-809. ⟨10.1017/jfm.2018.141⟩
Journal of Fluid Mechanics, 2018, 843, pp.778-809. ⟨10.1017/jfm.2018.141⟩
ISSN: 1469-7645
0022-1120
DOI: 10.1017/jfm.2018.141
Popis: Under suitable conditions, an immersed granular bed can be destabilized by local thermal forcing and the induced buoyant force. The destabilization is evident from the triggering and establishment of a dense fluid-like granular plume. Varying the initial granular layer average height $h$, a time series of the free layer surface is extracted, allowing us to dynamically compute the underlying volume of the granular layer. Different observed phenomena, namely the initial interface deformation, the lowering of the average granular interface (i.e. decrease of the granular layer volume) and the emission of a plume, are analysed. We show that the phenomenon is mainly driven by heat transfer, for large $h$ and also involves a variable height thermal boundary condition and Darcy flow triggering, for small $h$. Simple modelling with no adjustable parameters not only allows us to capture the observed scaling power laws but is also in quantitative agreement with the obtained experimental data.
Databáze: OpenAIRE
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