Influence de l'acoustic streaming sur les instabilités affectant une couche de fluide chauffée latéralement

RésuméNous étudions l'influence de l'acoustic streaming (et plus précisément de l'Eckart streaming) sur la stabilité de l'écoulement créé par le chauffage latéral d'une couche fluide entre deux plaques planes horizontales infinies (écoulement de Hadley). Dans la gamme de nombres de Prandtl considérée (4×10−3⩽Pr⩽1) et en l'absence d'acoustic streaming, trois types d'instabilités peuvent apparaître dans ces écoulements chauffés : des instabilités bidimensionnelles stationnaires pour les faibles nombres de Prandtl et des instabilités tridimensionnelles oscillatoires, puis stationnaires lorsque le nombre de Prandtl est plus fort. Sous l'action d'un faisceau acoustique de largeur Hs=0,8 (normalisée par rapport à la hauteur de la couche fluide), les seuils des modes bidimensionnels, qui deviennent oscillatoires, augmentent avec l'intensité acoustique (considérée à travers le paramètre A) avant de fortement décroître pour rejoindre le seuil d'instabilité de l'écoulement acoustique pur. En ce qui concerne les modes tridimensionnels, les seuils des modes oscillatoires augmentent tandis que ceux des modes stationnaires décroissent fortement. Pour Pr=0,1, ce comportement induit un croisement des courbes critiques de ces deux modes lorsque A est augmenté, si bien que les modes oscillatoires qui sont dominants pour les faibles valeurs de A laissent place aux modes stationnaires pour de plus fortes valeurs de A. La position de ce croisement dépend de la largeur du faisceau acoustique Hs. Pour citer cet article : W. Dridi et al., C. R. Mecanique 337 (2009).

The effect of acoustic streaming (more precisely the Eckart streaming) on the linear stability of a laterally heated fluid layer confined between two horizontal infinite walls (Hadley flow) has been studied. In the considered range of Prandtl number (4×10−3⩽Pr⩽1), three types of instabilities prevail in the absence of acoustic streaming: two-dimensional stationary instabilities for low Prandtl numbers, and three-dimensional oscillatory and then stationary instabilities for higher Prandtl numbers. When an acoustic beam of width Hs=0.8 (normalized by the layer depth) is applied, the thresholds of the two-dimensional modes, which become oscillatory, increase with the acoustic intensity (monitored through the parameter A) before strongly decreasing to reach the pure acoustic streaming instability threshold. Concerning the three-dimensional instabilities, the thresholds of the oscillatory modes increase while those of the stationary modes strongly decrease. For Pr=0.1, these evolutions induce the crossing of the critical curves of these two modes when A is increased, so that the oscillatory modes which are dominant for small values of A are replaced by the stationary modes for larger values of A. The position of the crossing depends on the width Hs of the acoustic beam. To cite this article: W. Dridi et al., C. R. Mecanique 337 (2009).