Transport near a vertical ice surface melting in water of various salinity levels

On présente des résultats d’une étude expérimentale de l’écoulement naturel adjacent à une surface verticale de glace en fusion dans l’eau saline. Plusieurs salinités ambiantes s_∞ sont étudiées soit 14,17,22,30 et 35‰. Pour chaque salinité, plusieurs températures ambiantes d’eau t_∞ sont considéres, depuis t_∞ = − 1,75^°C quand s_∞ = 35‰ jusqu’à t_∞ = 17^°C quand s_∞ = 17‰. Des photos du champ d’écoulement montrent différents régimes qui dépendent à la fois de la salinité et de la température ambiante. Pour toutes les salinités considérées ici, l’écoulement est laminaire pour les faibles températures ambiantes. Cet écoulement laminaire est soit ascendant pour les faibles niveaux de salinité, soit bidirectionnel aux plus fortes salinités. Pour des températures ambiantes intermédiaires, l’écoulement est bidirectionnel et laminaire à la partie basse de la surface et ascendant et turbulent à la partie haute. Lorsque la température ambiante est encore augmentée, l’écoulement se sépare avec une couche turbulente se déplaçant vers le bas à la partie basse de la surface, et une autre vers le haut à la partie supérieure. La nature compliquée de cet écoulement est due à l’interaction de deux composantes de forces d’Archimède, celle du gradient de salinité et celle du gradient de température. Ces forces sont de même sens ou opposées selon le niveau de salinités et de températures ambiantes. Chacune de ses forces s’exerce à travers une couche différente de la région totale. On présente des profils de vitesse mesurés à partirdes clichés photographiques et on constate un bon accord avec les résultats analytiques de Carey et Gebhart [1]. Des mesures de températures à l’interface solide-liquide, et les salinités déduites, sont présentées pour différents niveaux de salinités et de températures ambiantes d’eau.