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Keywords:

  • cell model;
  • non-Newtonian flow;
  • packed beds;
  • power law liquid;
  • drag coefficient

Abstract

The complete equations of motion and continuity have been solved numerically using the finite element method for the flow of power law liquids through assemblages of rigid spherical particles. The inter-particle interactions have been simulated using the free surface cell model. Extensive results on drag coefficients have been obtained under a wide range of physical and operating conditions (0.9999 ≥ 0.3), 1 ≥ n ≥ 0.4 and 20 ≥ Re ≥ 1. The observed dependence of drag coefficient on voidage and non-Newtonian flow behaviour index have been explained qualitatively with the aid of order of magnitude considerations. Finally, the theoretical predictions have been validated using suitable experimental data available in the literature.

On a résolu numériquement les équations complètes de déplacement et de continuité en utilisant une méthode d'éléments finis pour l'écoulement de liquides de loi de puissance à travers des assemblages de particules solides sphériques. Les interactions entre les particules ont été simulées au moyen d'un modèle de cellule de surface libre. Des résultats étendus ont été obtenus sur les coefficients de traǐnée dans une vaste gamme de conditions physiques et opératoires (0,9999 ≥ 0,3), 1 ≥ n ≥ 0,4 et 20 ≥ Re ≥ 1. La dépendance observée du coefficient de traǐnée par rapport à l'indice de comportement du vide et de l'écoulement non newtonien est expliquée qualitativement par une analyse en ordre de grandeur. Enfin, les prédictions théoriques sont validées par des données expérimentales appropriées parues dans la littérature scientifique.