The effect of the wall slip on the stability of the Rayleigh-Bénard Poiseuille flow for viscoplastic fluids

En régime permanent et établi, l'écoulement de Poiseuille plan pour un fluide de Bingham se caractérise par une zone centrale non-cisaillée et de deux zones cisaillées proches des parois, pour les cas de glissement et de non-glissement. L'analyse linéaire de stabilité de ce système permet de montrer que le glissement aux parois a tendance à déstabiliser l'écoulement. Les conditions et modes critiques varient avec le coefficient de frottement. Une dissymétrie des modes de perturbation est observée

A biomechanical model of swallowing for understanding the influence of saliva and food bolus viscosity on flavour release

International audienceAfter swallowing a liquid or a semi-liquid food product, a thin film responsible for the dynamic profile of aroma release coats the pharyngeal mucosa. The objective of the present article was to understand and quantify physical mechanisms explaining pharyngeal mucosa coating. An elastohydrodynamic model of swallowing was developed for Newtonian liquids that focused on the most occluded region of the pharyngeal peristaltic wave. The model took lubrication by a saliva film and mucosa deformability into account. Food bolus flow rate and generated load were predicted as functions of three dimensionless variables: the dimensionless saliva flow rate, the viscosity ratio between saliva and the food bolus, and the elasticity number. Considering physiological conditions, the results were applied to predict aroma release kinetics. Two sets of conditions were distinguished. The first one was obtained when the saliva film is thin, in which case food bolus viscosity has a strong impact on mucosa coating and on flavour release. More importantly, we demonstrated the existence of a second set of conditions. It was obtained when the saliva film is thick and the food bolus coating the mucosa is very diluted by saliva during the swallowing process and the impact of its viscosity on flavour release is weak. This last phenomenon explains physically in vivo observations for Newtonian food products found in the literature. Moreover, in this case, the predicted thickness of the mix of food bolus with saliva coating the mucosa is approximately of 20 µm; value in agreement with orders of magnitude found in the literature

Etudes expérimentales et numériques de l'écoulement d'un fluide à seuil autour d'un cylindre

Nous mettons en évidence l'influence du seuil d'écoulement sur les champs cinématique et de contrainte dans l'écoulement d'un fluide à seuil autour d'un cylindre. Les effets inertiels et de rhéofluidification sont également considérés. Nous nous intéressons plus particulièrement aux régimes rampant et recirculant. Des résultats expérimentaux obtenus sur un canal instrumenté et des résultats numériques seront présentés

Dynamique d'une particule en suspension dans un fluide à seuil en écoulement dans un capillaire

Le travail présenté a pour objectif d'identifier les mécanismes qui gouvernent la dynamique d'une particule solide isolée dans un champ d'écoulement viscoplastique à inertie très faible. Les conditions expérimentales ont été précisément contrôlées notamment le glissement du fluide à l'interface. Les vitesses de translation et de rotation des particules ont été mesurées selon leur position dans la zone d'écoulement rigide en mouvement ou dans la zone cisaillée pariétale. Une modélisation de ce phénomène a été proposée

Influence du glissement sur l'écoulement d'un fluide viscoplastique autour d'une plaque plane

Cette étude expérimentale s'intéresse à l'influence du glissement sur l'écoulement non-inertiel d'un fluide viscoplastique autour d'une plaque plane se déplaçant à vitesse constante. La force de traînée subie par la plaque a été analysée en fonction de la vitesse et des conditions interfaciales : adhérence et glissement. Les champs cinématiques ont également été déterminés par une analyse PIV. Ces champs ont permis de caractériser l'influence de la vitesse et des conditions interfaciales sur les régions liquide et solide de l'écoulement. Les contraintes pariétales le long de la plaque et les vitesses de glissement issues de la PIV ont ensuite été comparées aux mesures rhéométriques

Rayleigh-Bénard convection for viscoplastic fluids

L'étude expérimentale proposée vise à déterminer l'influence des propriétés rhéologiques des fluides à seuil sur la stabilité de Rayleigh-Bénard. Grâce à une installation expérimentale adaptée et à la mise en uvre de fluide à seuil modèle, l'apparition d'instabilités thermo-convectives est mise en évidence par mesure de température et flux thermiques ainsi que par visualisation par ombroscopie des écoulements. L'influence de l'intensité du seuil d'écoulement sur la stabilité est abordé

A lubrication analysis of pharyngeal peristalsis: application to flavour release.

International audienceAfter eating a liquid or a semi-liquid food product, a thin film responsible for the dynamic profile of aroma release coats the pharyngeal mucosa. The aim of this article was to analyse the fluid mechanics of pharyngeal peristalsis and to develop a simple biomechanical model in order to understand the role of saliva and food bolus viscosity on the coating of pharyngeal mucosa. We began by analysing the physiology and the biomechanics of swallowing in order to determine relevant model assumptions. This analysis of the literature clarified the types of mechanical solicitations applied on the food bolus. Moreover, we showed that the pharyngeal peristalsis in the most occluded region is equivalent to a forward roll coating process, the originality of which is lubrication by a film of saliva. A model based on the lubrication theory for Newtonian liquids was developed in dimensionless form. The parametric study showed the strong influence of relative saliva thickness on the food bolus coating. A specific experimental device was designed that confirms the model predictions. Two sets of conditions that depend on the relative thickness of saliva were distinguished. The first is characterised by a relatively thin film of saliva: food bolus viscosity has a strong impact on mucosa coating. These phenomena are well represented by the model developed here. The second is obtained when the saliva film is relatively thick: hydrodynamic mixing with saliva, interdiffusion or instabilities may govern mucosa coating. Finally, these results were extrapolated to determine the influence of food bolus viscosity on the dynamic profile of flavour release according to physiological parameters

Interaction d'une paroi avec l'écoulement d'un fluide à seuil autour d'un obstacle cylindrique

Notre étude est consacrée à la modélisation numérique de l'écoulement incompressible d'un fluide de Bingham autour d'un obstacle cylindrique de diamètre D se déplaçant à une vitesse constante près d'une paroi. La plage d'étude couvre les écoulements rampants et les écoulements inertiels caractérisés par des nombre de Reynolds entre 0.001 et 20. L'influence de la paroi est explorée pour des jeux entre le cylindre et la paroi allant de 0.01à 100D. La plage couverte balaie du domaine où les hypothèses de la lubrification hydrodynamique sont valables (0.01D) au milieu infini (100D). Les solutions sont déterminées pour des nombres d'Oldroyd Od (effet du seuil d'écoulement sur les effets visqueux) entre 0et 10. L'influence des nombres sans dimensions sur les lignes de courant, les recirculations, les zones rigides statiques et en mouvement a été clairement mise en évidence. Les champs de contrainte ont été également étudiés et en particulier, les coefficients de traînée et les coefficients de portance ont été calculés. Les résultats sont comparés aux solutions disponibles dans la littérature correspondant aux solutions asymptotiques des milieux infinis et de la lubrification d'un fluide newtonien ou de Bingham