Caractéristiques rhéologiques, coéfficient de frottement et écoulement en situation réelle de fluides à seuil
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Résumé
Ce travail porte sur l'étude de solutions diluées d'un polymère de l'acide acrylique dans l'eau (concentration en poids ≃ 0,1%). Ce fluide présente des effets de seuil. La mesure du champ de vitesse par vélocimétrie laser permet une détermination précise de l'indice rhéologique,n′, étant un paramètre essentiel de la loi de comportement proposée:\(\tau = \tau _s + K\dot \gamma ^{n\prime } + \eta _\infty \dot \gamma \). Les autres constantes peuvent être déduites d'essais rhéologiques classiques, à fort taux de cisaillement. Il est possible de corriger le gradient de pression mesuréΔP/L, afin d'obtenir la valeur véritable de ce gradient, notéedp/dz. L'analyse de l'écoulement dans un élargissement brusque montre que le seuil a une forte influence sur les zones de recirculation.
- D, d m
diamètre intérieur d'une conduite cylindrique
- C %
concentration en poids
- τs Pa
seuil de contrainte
- K
consistance
- \(\dot \gamma \)
gradient de vitesse axiale
- \(\dot \gamma _p \)
gradient pariétal de vitesse axiale
- η∞ Pa s
viscosité pour\(\dot \gamma \to \infty \) → ∞
- τ Pa
contrainte de cisaillement
- \(\bar u\) m/s
vitesse débitante
- n′
indice de structure
- dp/dz Pa/m
gradient longitudinal de pression
- z m
abscisse longitudinale
- u m/s
vitesse axiale
- δ
écart entre le gradient de pression effectif et le gradient mesuré en Pa
- ΔP Pa
différence de pression mesurée
- L m
distance entre 2 prises de pression
- A Pa
constante intervenant dans l'expression deδ
- B 10−3 Pa s
constante intervenant dans l'expression deδ
Abstract
This work deals with the study of very dilute solutions of polyacrylic acid in water (weight concentration about 0.1%). These fluids seem to exhibit a yield effect. The determination of the fully developed velocity field by laser velocimetry allows us an accurate determination of the rheological indexn′ which is an essential parameter for the proposed rheological relationship:\(\tau = \tau _s + K\dot \gamma ^{n\prime } + \eta _\infty \dot \gamma \). Other constants can be determined from classical rheological experiments (high shear strain). It is possible to correct the experimental pressure gradientΔP/L so as to get the real value, noted asdp/dz. An analysis of the flow in an abrupt expansion shows that the yield effect strongly influences the recirculation zones.
Key words
Dilute polymersolution yield laser velocimetry abruptcontraction polyacrylic acidPreview
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