Alignment and aggregation effects in suspensions of spheres in non-Newtonian media

Summary

Photographs are presented which demonstrate the alignment and aggregation effects in suspensions of spheres in viscoelastic media. Pictures were taken from plane shear flows between two glass plates. The spheres line up in flow direction and come into contact. If the spheres touch, the rotation ceases. This alignment and association was also observed and photographed in elongational and in pipe flow.

The alignment process could be related to normal stresses. A further observation is that the ratio of the first normal stress difference to the shear stress is the determining parameter.

Practical aspects are mentioned.

Zusammenfassung

Ausrichtungs- und Aggregationseffekte in Kugelsuspensionen mit viskoelastischer Suspensionsflüssigkeit werden aufgezeigt. Bei einem Teil der Bilder handelt es sich um Mikroaufnahmen von ebenen Schichtenströmungen zwischen zwei Glasplatten. Die Kugeln richten sich in Strömungsrichtung aus und kommen einander näher. Bei Berührung verschwindet die Rotationsgeschwindigkeit der Kugeln. Diese Ausrichtung und Anlagerung wird auch in der Dehn- und Rohrströmung beobachtet.

Der Orientierungsvorgang ist ein Normalspannungseffekt. Nicht die absolute Höhe der ersten Normalspannungsdifferenz, sondern das Verhältnis der ersten Normalspannungsdifferenz zur Schubspannung ist der wesentliche Parameter.

Auf praktische Folgerungen wird kurz hingewiesen.