Étude expérimentale hydrodynamique des suspensions non-newtoniennes de particules dures sphériques en solution de carboxylmethylcellulose dans une conduite horizontale

En industrie agro-alimentaire de nouveaux produits constitués de fluides sont souvent chargés en particules solides qui modifient complètement l'hydrodynamique du fluide porteur. C’est pour mettre en évidence ces interactions, que nous avons conduit des travaux de recherches sur l’hydrodynamique des suspensions pour bien appréhender les problèmes liés à l’influence de la phase dispersée des écoulements chargés en particules sphériques dures. Dans ce papier nous présentons les résultats de ces travaux. Cette étude expérimentale a permis de vérifier si les modèles rhéologiques établis pour les suspensions de sphères dures de structure microscopique peuvent s’appliquer à des suspensions de « grosses » sphères dures de structure macroscopique de diamètre d = 4,4 mm et d’expliquer les problèmes liés au mécanisme de transport des écoulements chargés en particule d’aspect d/D = 0,13 dans une conduite horizontale de diamètre D = 30 mm. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l’influence de la phase des particules solides en suspension dans une solution de Carboxyméthylcellulose (C.M.C.), fluide au comportement non newtonien. Ils ont validé l’hypothèse du milieu effectif pour l’étude la perte de charge des suspensions de grosses particules à l’aide du facteur de correction de Quemada.Mots-clés : suspension, solide-liquide, rhéologie, sphère, hydrodynamique, non -newtonien

Correction of instrumental inertia effects in controlled stress rheometry

An analysis of inertia effects in controlled stress rheometry is presented. For Newtonian fluids, this study takes exact account of both the instrumental inertia and the discontinuous stress change in this type of rheometer. In fact, supposedly smooth stress ramps are always approximated by a series of stress steps. The significance of this limitation, which is sometimes critical, is pointed out for the first time. The error induced by assuming that the stress ramps are smooth in Krieger's method for inertia correction [1], is quantitatively evaluated. An improved calculation for non-Newtonian, inelastic fluids is described

Étude expérimentale de l’hydrodynamique des suspensions non-newtoniennes de «grosses » particules dans une conduite horizontale

Nous avons mené des travaux de recherches sur l’hydrodynamique des suspensions dans le but de bien appréhender les problèmes liés à l’influence de la phase dispersée des écoulements chargés en sphères dures dans l’industrie agroalimentaire. Dans ce papier nous présentons les résultats de ces travaux. Cette étude expérimentale a permis de vérifier si les modèles rhéologiques établis pour les suspensions de sphères duresde structure microscopique peuvent s’appliquer à des suspensions de « grosses » sphères dures de diamètre d tel que d = 4,4 mm et d’expliquer les problèmes liés au mécanisme de transport des écoulements chargés en particule d’aspect d/D = 0,15 dans une conduite horizontale de diamètre D tel que D = 30 mm. Ces résultats ont permis de mettre enévidence l’influence de la phase des particules solides en suspension dans une solution de carboxyméthylcellulose (C.M.C), fluide au comportement non newtonien. Ils ont validé l’hypothèse du milieu effectif pour l’étude la perte de charge des suspensions de grosses particules à l’aide du facteur de correction de Quemada.Mots clés : suspension, solide liquide, rhéologie, sphères, hydrodynamique, non-newtonien

Experimental evidence of Penning ionization role in a low pressure direct current nitrogen glow discharge

On the basis of experimental measurements of the electric field (which varies from 5 to 60 V/cm) and the N-atom relative density variation (one order of magnitude), mechanisms of ionization and dissociation in direct current glow discharges are discussed for pressures ranging from 0.5 to 5.0 torr and current between 1 and 50 mA. It is shown that: (i) at low pressure (E/N > 40 Td) ionization is governed by electronic impact and Penning reactions; (ii) at high pressure (E/N < 40 Td) the ionization is mainly governed by Penning reactions

Etude de l’heterogeneite des suspensions newtoniennes de «grosses spheres dures» en ecoulements isotherme et anisotherme au moyen des profils de vitesses dans une conduite horizontale

Dans le présent papier nous exposons les résultats d’une étude expérimentale des suspensions newtoniennes de « grosses sphères dures » (diamètre moyen = 4,4 mm) à l’aide des profils de vitesses. Cette étude est ménée en vue de répondre aux préoccupations des industriels du secteur agro-alimentaire qui mettent sur le marché de produits nouveaux tels que les fluides chargés en sphères dures (suspensions). Ces  suspensions solide-liquide, au cours de leur transport, se comportent  comme un mélange non homogène. Cet aspect est mis en évidence sur le présent papier au moyen des profils de vitesses. Cette étude permet  d’analyser le caractère hétérogène des suspensions en écoulements  isotherme et anisotherme dans une conduite horizontale. Le phénomène de migration latérale des sphères dures vers l’axe de la conduite génère un fort gradient de concentrations en particules. La modification de la rhéologie donc de l’hydrodynamique du mélange explique la variation de la viscosité des suspensions. Ces modifications posent le problème de sédimentation des sphères dures lors de l’écoulement des suspensions. On observe une organisation générale « en anneau monophasique » des suspensions, au coeur de l’écoulement, siège d’une forte concentration en sphères dures avec absence de fluctuations. L’analyse du champ  dynamique montre que la transition entre le régime laminaire et turbulent est d’une précocité proportionnelle à la concentration en sphères dures.Mots clés : Sphères, Solide-liquide, Profil, Vitesse et Sédimentation.Study of the heterogeneity of Newtonian suspensions of «large sized hard spheres» in isothermal and non isothermal flow using the velocity profiles in a horizontal pipeline.In this paper we present the results of an  experimental study of Newtonian suspensions of "large hard spheres" (mean diameter = 4.4 mm) using the velocity profiles. This study was conducted to answer the concerns of industrial food sector which place on the market of new products such as fluid-loaded hard spheres  (suspensions). These solid-liquid suspensions, during transport, behave as a non-homogeneous mixture. This is demonstrated on this paper, using the velocity profiles. This study analyzes the heterogeneity of suspensions in isothermal and non isothermal flow in a horizontal pipe. The  phenomenon of lateral migration of hard spheres to the axis of the pipe generates a high gradient of particle concentrations. The rheology- modifying therefore the hydrodynamics of mixing explains the change in the viscosity of suspensions. These changes raise the problem of  sedimentation of hard spheres in the flow of suspensions. There is a  general organization "ring monophasic" suspensions, in the heart of the flow, seat of a high concentration of hard spheres with no fluctuations. The analysis of the dynamic field shows that the transition between laminar and turbulent regime is precocity proportional to the concentration of hard spheres.Keys words: Spheres, Solid-liquid, Profile, Velocity and Sedimentation

Ferrofluids: nanomotors and nanogenerators

We submit a CoFe2O4 ferrofluid in rigid rotation to an alternating magnetic field. Rotational viscosity and transverse magnetization are measured simultaneously. Depending on the relative values of fluid vorticity and field frequency, the magnetic particles behave as nanomotors or nanogenerators. It demonstrates the energy conversion between the magnetic and kinetic degrees of freedom of the particles