Hydrodynamique de suspensions monotailles et bitailles en écoulement oscillant

Hydrodynamics of monodisperse and bidisperse suspensions under oscillating shear flow

• Auteur / Autrice : Philippe Gondret
• Direction : Luc Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscosité

Suspensions (chimie)

Écoulement cisaillé

Résumé

Ce travail presente une etude experimentale rheo-optique de suspensions modeles de particules spheriques en cisaillement oscillant. Le dispositif experimental utilise permet la visualisation microscopique des particules, la diffraction lumineuse et la mesure de la viscosite de la suspension. Le comportement de la suspension est ici gouverne par les interactions hydrodynamiques, compte tenu de la grande taille des particules et de la forte viscosite du fluide pur. Une premiere partie, consacree aux suspensions monotailles, montre que les particules initialement desordonnees s'arrangent progressivement selon une structure quasi-periodique constituee de couches et de lignes de particules. Cet arrangement est attribue aux ecoulements inertiaux qui, bien que faibles, sont reveles par la nature oscillante de l'ecoulement. Les mesures permettent de degager une viscosite caracteristique de l'etat desordonne de la suspension et une viscosite, plus faible, caracteristique de l'etat ordonne. Ces deux viscosites sont analysees suivant un modele de type milieu effectif et sont comparees a des calculs numeriques de suspensions periodiques. Une deuxieme partie est consacree aux suspensions bitailles, dans differents rapports de tailles et differentes proportions de petites particules. Les mesures de viscosite montrent, dans certains cas, des ecarts par rapport a un modele global prenant en compte uniquement la concentration de compactage en fonction de la distribution de tailles. Ces ecarts sont attribues, par exemple, a l'intervention supplementaire de la mise en structure egalement fonction de la distribution de tailles. Une derniere partie est consacree aux empilements de spheres monotailles et bitailles. La perturbation de compacite qu'une paroi solide induit dans un empilement monotaille desordonne est etudiee experimentalement et analysee suivant un modele lineaire. Dans le cas des empilements bitailles, deux modeles rendant compte de la variation de la compacite en fonction du rapport de tailles et de la proportion de petites particules sont presentes et compares