Transition blocage/écoulement d’une suspension non brownienne dans un liquide

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HAL Id: emse-01272981

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Submitted on 11 Feb 2016

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Transition blocage/écoulement d’une suspension non

brownienne dans un liquide

Maxym Burel, Olivier Bonnefoy, Philippe Grosseau

To cite this version:

Maxym Burel, Olivier Bonnefoy, Philippe Grosseau. Transition blocage/écoulement d’une suspension non brownienne dans un liquide. Journée Scientifique du CODEGEPRA 2015, Nov 2015, Clermont-Ferrand, France. �emse-01272981�

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Codegepra 2015 - Contact : maxym.burel@emse.fr

M. Burel

1 , O. Bonnefoy

1 , P. Grosseau

1

_{Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint Etienne Centre SPIN LGF-UMR CNRS 5307, 158 cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne, France}

Contexte et Objectifs

Etude du blocage de suspension, compréhension des phénomènes hydrodynamiques et des interactions de contacts

Résultats

Transition blocage/écoulement d’une

suspension non-brownienne dans un

liquide

Traitement d’images

Matlab

Conclusions

• Tailles d’avalanches dépendantes du ratio R

• Loi de cumul indépendante (loi exponentielle) du rapport d’ouverture R mais

dépend d’un paramètre T*

• Etude de différentes granulométries.

Blocage de la suspension par une restriction

Détection de particules par Matlab (vitesses) + cluster

Matériel et Méthodes

Acquisition Photo

Caméra CCD 200 fps

Caractérisations

Structurales

Avalanche

Rapport d’ouverture 𝑅 =

_𝐷

𝐿

Blocage

Evolution de la taille d’une arche en

fonction du rapport d’ouverture

Interprétations

- Profil linéaire

- Emergence d’une ouverture critique Rc

- Profils similaires pour plusieurs ouvertures

Loi de puissance pour le blocage de billes de 6 mm

Cumul expérimental et modèle interpolé pour une

ouverture R = 2,5

𝑚_𝑘= 1 − exp −𝑇𝑘 𝑇∗

Caractéristiques de la suspension:

- Bille de 6 mm de polyéthylène

- Mélange eau/glycérol 70 wt%

- Re [185 - 1480 ] St < 1 isodense

𝑇

∗

_{∝ 𝑅}

𝑐

− 𝑅

−𝛾

Enjeux

Industriels :

- Pétrolier, alimentaire, peinture...

- Verrous technologiques :

matériels, innovations

Scientifiques :

- Effets collectifs, migration,

interactions hydrodynamiques

- Couplage macroscopique et

microscopique

Influence du ratio sur le cumul

Avalanche pour une ouverture R = 2,5

Regroupement en amas de

particules (cluster)

Caméra CCD

Restriction

Rouleau de contrôle

(fraction volumique)

Sens de l’écoulement

Particule + liquide + interactions

(hydrodynamiques, cohésion)

• Influence de la morphologie et de la cohésion de surface : Tester des formes variables et modifier

les contacts entre les particules force attractive (type Van Der Waals).

• Simulation : Réaliser un couplage CFD/DEM.

CFD OpenFOAM, opensource et parallélisable.

DEM PFC2D/3D du groupe ITASCA. Modélisation des interactions

hydrodynamiques et de contacts.

Perspectives

y = 1,0566x + 3,2131 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 6,7 6,9 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5

Nomb

re

de

gra

ins

par

a

rc

he

Ratio d’ouverture R

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,01 0,1 1 10

Cumu

l

Ci

log(Ti/<Ti>)

R=1.67 (<Ti> = 115) R=2.00 (<Ti> = 143) R=2.25 (<Ti> = 92) R=2.50 (<Ti> = 899 ) R=2.92 (<Ti> = 1199) R=3.33 (<Ti> = 8249) 0 50 100 150 200 250 300 350 0 50 100 150 200 Ti Ni 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Cu mu l C i Ti mk_exp4