Microstructure de suspensions hors du régime de Stokes

par Qifeng Jiang

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Yves Brunet.

Soutenue le 16-12-2010

à Lille 1 .


  • Résumé

    Nous présentons une étude expérimentale de la microstructure d’une suspension hors du régime de Stokes en lit fluidisé. L’étude est menée par une méthode de visualisation directe sur une cellule de type Hele-Shaw (suspensions bidimensionnelles) qui permet d’accéder aux principales grandeurs macroscopiques de l’écoulement : densité de particules et vitesses des particules ainsi qu’à la position instantanée de toutes les particules. La microstructure est déduite de cette dernière mesure par l’intermédiaire de la fonction de distribution de paires et du facteur de structure. Les effets d’inertie du fluide entraînent une forte anisotropie de la microstructure caractérisée entre autres par une élasticité de la phase solide plus importante dans le sens de l’écoulement que transversalement. Le phénomène de sillage en aval des particules est avancé comme explication de l’anisotropie. A l’échelle macroscopique un étirement de la répartition de la phase solide est observé quand les nombres de Reynolds particulaires atteignent la centaine sans qu’il soit permis de conclure sur son origine qui peut provenir de la microstructure ou d’un phénomène d’instabilités hydrodynamiques.

  • Titre traduit

    Microstructure of suspensions out of Stokes regime


  • Résumé

    We present an experimental study of microstructure of suspensions out of Stokes regimes. The study was carried out by direct visualizations on fluidized bed in a Hele-Shaw cell (Two dimensional suspensions). These visualizations allowed measurement of macroscopic physical quantities such as particles density and particles velocities. The microstructure was deduced from the instantaneous positions of all particles with the help of pair probability distribution functions and structure factors. Inertial effects led to high anisotropy of microstructure associated to higher elasticity of the solid phase in mean flow direction than in transverse one. Anisotropy is explained by wake process downstream particles. At macroscopic scale a stretching of the spatial distribution of solid phase was observed for particulate Reynolds numbers reaching 100. There is no evidence that this stretching results from microstructure or hydrodynamic instabilities.


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