Stationary residual layers in buoyant Newtonian displacement flows
Notice bibliographique
Résumé
We study buoyant displacement flows with two miscible fluids of equal viscosity in ducts that are inclined at angles close to horizontal (β≈90°). As the imposed velocity (V̂0) is increased from zero, we change from an exchange flow dominated regime to a regime in which the front velocity (V̂f) increases linearly with V̂0. During this transition, we observed an interesting phenomenon in which the layer of displaced fluid remained at the top of the pipe (diameter D̂) during the entire duration of the experiment, apparently stationary for times t̂≳103D̂/V̂0 (the stationary residual layer). Our investigation revealed that this flow marks the transition between flows with a back flow, counter to the imposed flow, and those that displace instantaneously. The same phenomena are observed in pipes (experiments) and in plane channels (two-dimensional numerical computations). A lubrication/thin-film model of the flows also shows the transition from back flow to instantaneous displacement. At long times, this model has a stationary residual layer solution of the type observed, which is found at a unique ratio χ of the axial viscous velocity to the imposed velocity. The prediction of the stationary residual layer from the lubrication model is compared with the transition in observed behavior in our pipe flow experiments and our 2D numerical displacements in the channel. Reasonable agreement is found for the pipe and excellent agreement for the channel. Physically, in either geometry at transition, the upper layer of the fluid is in a countercurrent motion with zero net volumetric flux; the velocity at the interface is positive, but the velocity of the interface is zero. This results from a delicate balance between buoyancy forces against the mean flow and viscous forces in the direction of the mean flow.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».