Bertrand et al. - 2012 - Dynamics of drop formation in granular suspensions
Dynamique de formation de gouttes dans les suspensions granulaires
Introduction
L'étude se concentre sur la façon dont la présence de grains influence la formation de gouttes dans des suspensions granulaires. La publication montre que la détachement des gouttes de liquides visqueux change en fonction de la fraction volumique et que différentes dynamiques prennent place durant le processus.
Formations et Propriétés des Gouttes
Dynamique de détachement des gouttes : Les gouttes se détachent à travers plusieurs régimes selon la fraction volumique de particules. La compréhension de la formation des gouttes passe par des observations visuelles et des mesures du diamètre minimal du cou et de la hauteur de détachement en fonction du temps.
Influence de la fraction volumique : On mesure l'impact de la fraction volumique sur la forme et la formation des gouttes, avec l'idée que plus la fraction volumique est élevée, plus la formation des gouttes est modifiée.
Modèle de Suspensions Granulaires
Suspensions granulaires sous cisaillement : Les suspensions sont décrites comme monodisperses et non flottantes. Les propriétés de cisaillement ont été largement étudiées, montrant que les suspensions se comportent comme des fluides newtoniens sous certaines conditions, avec des viscosités exprimées en relation avec la fraction volumique.
Viscosité des fluides purs : On fournit également une table avec les viscosités des huiles pures et des suspensions à différentes fractions volumiques. Les résultats montrent des valeurs de viscosité [ 0.29 à 7.6 Pa.s selon la fraction volumique (15% à 50%)].
Comportement des Suspensions
Suspensions sous élongation : Au cours de la formation des gouttes, les fils qui relient les gouttes à un orifice subissent une forte élongation. La dynamique de ce processus dépend notamment de la viscosité et de la tension de surface, et les mesures obtenues sont comparées aux huiles pures pour déterminer la viscosité élongationnelle.
Différents régimes de détachement : Les expériences montrent un comportement complexe entre les régimes où les suspensions se comportent comme des fluides effectifs et les phases où les propriétés des grains prennent le pas sur la dynamique de formation des gouttes.
Observations et Résultats
Forme des gouttes : La forme des gouttes varie significativement selon la fraction volumique. À des fractions plus élevées, le détachement se produit plus près de la buse, menant à une filamentation moins stable. Des observations visuelles révèlent que les gouttes commencent avec une interface lisse, mais deviennent plus rugueuses avec l'augmentation de la fraction volumique.
Évolution au cours du détachement : Un changement notable se produit dans la dynamique à mesure que la déformation des gouttes évolue. A mesure que le détachement progresse, la fluidité de l'interface est affectée par la présence des grains, provoquant une émergence de fluctuations locales dans le volume.
Conclusion
Cette étude révèle que la formation des gouttes dans les suspensions granulaires montre un équilibre entre les comportements effectifs de fluides et les effets particulaires. La façon dont ces deux limites interagissent influence les morphologies des gouttes pour différentes fractions volumiques. Des comportements contrastés à travers divers régimes de détachement sont responsables de la complexité observée dans la dynamique des gouttes.