Migration et ségrégation des particules dans les suspensions concentrées : étude expérimentale et modélisation

par Dima Merhi

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Élisabeth Lemaire.

Soutenue en 2001

à Nice .

  • Titre traduit

    Shear-induced migration and segregation of particles in concentrated suspensions : experimental study and numerical modelling


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  • Résumé

    Ce travail présente une étude des suspensions macroscopiques concentrées soumises à un cisaillement inhomogène. Nous avons décrit le comportement d’une suspension macroscopique par une approche phénoménologique locale basée sur la considération de la suspension comme un milieu continu. Trois flux migratoires ont été identifiés : un flux de collisions, un flux de viscosité et un flux de courbure. L’expression de ces trois flux est obtenue en étudiant la déviation de la trajectoire de paires de particules induite par une collision. Nous avons adopté une démarche à la fois expérimentale et numérique. Sur le plan expérimental, notre intérêt s’est porté sur l’écoulement tournant entre deux disques parallèles. Nous avons mis au point une technique expérimentale qui s’appuie sur la détection de traceurs par mesure d’absorption de la lumière. Les systèmes étudiés sont des suspensions constituées de particules de même indice et de même densité que le fluide suspendant. Sur le plan numérique, nous avons bâti un coût de calcul à 2D en volumes finis capable de modéliser le système d’équations non linéaires couplées qui régissent le comportement d’une suspension monodisperse ou bidisperse. Ainsi, nous avons étudié numériquement le comportement d’une suspension bidisperse en écoulement de Couette cylindrique et de Poiseuille. Nous avons observé une ségrégation en taille des particules en suspension qui est d’autant plus prononcée que la fraction volumique des petites et des grosses particules est voisine. Dans le cas de l’écoulement plan-plan rotatif, nous avons mis en évidence l’existence d’une migration pour une suspension monodisperse. La quantification des coefficients des flux de migration dans les géométries rotatives a été effectuée grâce aux profils numériques instationnaires. Les valeurs ainsi obtenues montrent que l’intensité des flux est liée à la direction de la migration des particules.

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Informations

  • Détails : 164 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 01NICE5652
  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 01NICE5652bis
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