Stabilité d’un écoulement cisaillé modélisant la crème de vase

Abstract

Afin d'ameliorer la comprehension de la mise en suspension de la vase au fond des estuaires, une etude parametrique de la stabilite d’un ecoulement bidimensionnel cisaille modelisant deux couches fluides miscibles de masse volumique et de viscosite dynamique differentes. Le code de simulation numerique directe JADIM de l'IMFT (Institut de Mecanique des Fluides de Toulouse) est utilise pour calculer l’evolution temporelle de ces ecoulements. Le modele est initialise a l'aide de profils verticaux continus de type erf(z) pour toutes les grandeurs considerees. Cette etude est ensuite completee par une etude de stabilite lineaire realisee avec le code LiSa developpe a l’IMFT. Un nombre de Richardson critique proche de 0,25 est observe. De forts rapports de viscosite entre les deux fluides modifient les caracteristiques du mode le plus instable mais aussi la localisation de cette instabilite dans l’interface. Cette etude de stabilite est de nature a deboucher sur de nouvelles parametrisations pour la modelisation realiste des estuaires. Translated version: Stability of a stratified shear flow, a model of fluid mud To improve the understanding of mud suspension in estuaries, a parametric stability analysis of a two-dimensional shear flow was carried out with a model of two miscible fluid layers of different mass density and dynamic viscosity. The direct numerical simulation code JADIM of IMFT (Institut de Mecanique des Fluides de Toulouse) is used to compute the temporal evolution of these flows. This study is completed by a linear stability study realized with the code LiSa developed at IMFT. A critical Richardson number close to 0.25 is observed. Results show that the characteristics of the most unstable modal wave number and the location of the interface instability, depend on the ratio of two fluid viscosity values. The model is initialized with continuous   vertical profiles for all quantities. Likely outcomes of this stability study are new parameterizations for realistic modelling of estuaries. Keywords: Estuary; Mixing; Stratification; Fluid mud;Sediment transport.