Improved parametric characterization of flow geometries

Authors


Abstract

An improved parametric method is presented for characterization of the flow geometry in the rectilinear flow of non-Newtonian fluids in open and closed conduits of arbitrary crosssection and in purely viscous, inelastic flow of non-Newtonian fluids through packed beds and porous media. In the new formulation, an infinite number of geometric parameters characterize the flow geometry. The actual number required in a particular application is shown to be determined by the fluid model equation representing the rheological behavior of the fluid. For Ostwald-de-Waele and Ellis fluids with flow behavior indices s = 1/n and α integers, the number of geometric parameters required to represent the relationship between flow rate and pressure drop is given by s + 1 and α + 1, respectively. The efficacy of the present method is demonstrated by comparisons with available results for various fluid models and flow geometries.

Abstract

On présente une méthode paramétrique améliorée pour caractériser la géométrie du débit dans l'écoulement rectiligne de fluides non-newtoniens dans des conduits ouverts et fermés de section transversale arbitraire et dans l'écoulement simplement visqueux et non-élastique de fluides non-newtoniens dans des lits garnis et des milieux poreux. Dans la nouvelle formulation, la géométrie du débit est caractérisée par un nombre infini de paramètres géométriques. On indique que le nombre de paramètres requis dans un cas particulier est déterminé par l'équation du modèle de fluide représentant le comportement rhéologique du dit fluide. Dans le cas des fluides d'Ostwald-de-Waele et Ellis, où les indices du comportement d'écoulement sont s = 1/n et α les nombres entiers, le nombre de paramètres géométriques requis pour représenter la relation entre la vitesse d'écoulement et la chute de pression correspond respectivement à s + 1 et α + 1. On démontre l'efficacité de la méthode actuelle en comparant les résultats obtenus avec ceux qu'on connait dans le cas de divers modèles de fluide et différentes géométries d'écoulement.

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