Hydraulique en charge des fluides thixotropes

par ABDOULAYE TOURE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de A. MAGNIN.

Soutenue en 1995

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Un fluide thixotrope soumis a un cisaillement constant voit sa consistance diminuer dans le temps (destructuration) et augmenter au repos (restructuration), ces deux evolutions pouvant etre simultanees. Ce travail porte sur l'exploration et l'identification des effets de la thixotropie sur les ecoulements en charge transitoires et permanents et sur leur stabilite. Pour mener a bien cette recherche, plusieurs fluides modeles transparents finement caracterises d'un point de vue rheometrique ont ete mis au point et en circulation dans une installation entierement transparente. Les mesures mecaniques globales ont montre d'une part que lors de l'ecoulement de demarrage, la presence de seuil d'ecoulement, la rheofluidification et le comportement visqueux ont peu d'effet sur le caractere et la duree du demarrage ; seule la thixotropie joue un role comparativement preponderant. Et d'autre part, en regime permanent l'augmentation de l'echelle de temps de la thixotropie par rapport au temps de residence d'une particule fluide dans la conduite, a nombre de reynolds et a nombre de seuil constants augmente considerablement les pertes de pression singuliere. L'etude locale du champ cinematique du fluide thixotrope a permis de mettre en evidence les instabilites durant la phase de demarrage ainsi que dans le regime permanent. Dans la phase de demarrage, l'instabilite de l'ecoulement prend la forme d'une digitation du fluide provenant du reservoir au travers du fluide initialement dans la conduite. Une simulation experimentale de la thixotropie au moyen d'un fluide entrant newtonien moins visqueux poussant soit un fluide rheofluidifiant plus visqueux ou un fluide a seuil sans thixotropie montre egalement l'existence d'instabilites similaires. En regime permanent, la non homogeneite spatiale de l'histoire de cisaillement est a l'origine de la variation spatiale des proprietes mecaniques du fluide thixotrope provoquant une stratification des proprietes mecaniques qui conduit a l'instabilite. Cependant la mesure globale des pertes de charge montre que le coefficient de frottement moyen en regime instable est proche de celui d'un ecoulement etabli


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  • Détails : 215 P.
  • Annexes : 88 REF.

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