Anomalous friction in slurry flows

Authors


Abstract

Experiments conducted with water slurries of 1 mm particles of specific gravity 1.59 in a laboratory pipeline 0.105 m in diameter have provided evidence of a change in the friction mechanism at velocities above 3 m/s. These flows were stratified and at low velocities the frictional pressure gradients were in satisfactory agreement with the predictions of the conventional two-layer model. However at higher velocities the friction is substantially lower than predicted. Measurements of concentration and velocity distributions within the pipe show that no major change in flow regime occurs concurrently with the change in the friction mechanism. It appears that the effect is due to a change in the nature of the particle-wall interaction, of a type which suggests that an inward-acting force affects the particles adjacent to the wall.

Abstract

Des expériences menées avec des suspensions aqueuses de particules de 1 mm d'une densité de 1,59 dans un pipeline de laboratoire de 0,105 m de diamètre ont permis d'illustrer un changement dans le mécanisme de frottement à des vitesses superieures à 3 m/s. Ces écoulements sont stratifiés, et à de faibles vitesses, les gradients de pression de frottement montrent un accord satisfaisant avec les prédictions du modèle à deux couches classiques. Toutefois, à de plus grandes vitesses, le frottement est substantiellement plus faible que prédit. Des mesures de distributions de concentrations et de vitesses dans la conduite montrent qu'aucun changement majeur n'est survenu dans le régime d'écoulement simultanément au changement dans le mécanisme de frottement. II apparaît que l'effet est dû à un changement de la nature de l'interaction particules-paroi, d'une façon qui laisse supposer qu'une force agissant de I'intérieur influe sur les particules adjacentes à la paroi.

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