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The flow of suspensions through tubes: V. Inertial effects

Authors


Abstract

The behavior of particles undergoing Couette and Poiseuille flows at rates when inertial effects become significant was investigated.

The rotation of rigid particles was similar to that in the Stokes flow regime, except for a drift of cylinders to limiting rotational orbits corresponding to the maximum energy dissipation.

In Poiseuille flow, rigid particles migrated to an equilibrium radial position which depended on the density difference of two phases, the directions of sedimentation velocity and flow, and the ratio of particle to tube radius. Neutrally buoyant deformable particles always migrated to the tube axis.

In concentrated suspensions a plasmatic layer developed near the tube wall as a consequence of radial migration. The formation of this layer modified the velocity profile and caused a reduction in the apparent viscosity coefficient.

Abstract

On a fait l'étude du comportement des particules soumises aux écoulements de Couette et Poiseuille à des vitesses pour lesquelles les effets d'inertie deviennent appréciables.

La rotation des particules rigides a ressemblé à celle du système d'écoulement de Stokes, sauf qu'il y a eu déviation des cylindres vers des orbites rotatives et limitatives qui correspondent à la dissipation maximum de l'énergie.

Dans l'écoulement de Poiseuille, les particules rigides ont passé à une position radiale d'équilibre qui dépendait de la différence de densité entre les deux phases, des directions de la vitesse de sédimentation et du courant ainsi que du rapport entre les particules et le rayon du tube. Les particules déformables et flottantes à l'état neutre se sont toujours déplacées vers l'axe du tube.

Dans des suspensions concentrées, il s'est formé une couche plasmastique près de la paroi du tube comme conséquence du transport radial, laquelle a modifié le profil de la vitesse et diminué le coefficient de viscosité apparente.

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