Soutenance de Thèse de Doctorat, Université Paris 7 Abdoulaye FALL ECOULEMENT et BLOCAGE de...
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Soutenance de Thèse de Doctorat, Université Paris 7 Abdoulaye FALL ECOULEMENT et BLOCAGE de ECOULEMENT et BLOCAGE de SUSPENSIONS CONCENTREES SUSPENSIONS CONCENTREES Sous la direction de Daniel Bonn LPS-ENS Co-encadrant: Guillaume Ovarlez LMSGC
Soutenance de Thèse de Doctorat, Université Paris 7 Abdoulaye FALL ECOULEMENT et BLOCAGE de SUSPENSIONS CONCENTREES Sous la direction de Daniel BonnLPS-ENS
Soutenance de Thse de Doctorat, Universit Paris 7 Abdoulaye
FALL ECOULEMENT et BLOCAGE de SUSPENSIONS CONCENTREES Sous la
direction de Daniel BonnLPS-ENS Co-encadrant: Guillaume Ovarlez
LMSGC
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Les fluides complexes
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Suspensions collodales: Suspensions non collodales de sphres
dures: Origines physiques: Seuil: Contacts directs frictionnels
Mise en place du seuil? Huang et al. (2005) Forces de rpulsion,
Forces dattraction, (Born, Osmotique) (Van der Waals..) Formation
dun fort rseau dinteraction Ancey et Coussot (1999) Apparition du
seuil: transition visqueux/frictionnel Seuil dcoulement Lootens et
al. (2002)
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Suspensions collodales:Suspensions non collodales de sphres
dures: Le Rhopaississement Wagner (2003)
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Mcanismes: Transition ordre dsordre Percolation de clusters
hydrodynamiques Forces hydrodynamiques ? Origine: Hoffman (1972)
Brady; Morris; Bossis; Wagner, Cates Suspensions
collodales:Suspensions non collodales de sphres dures: Le
Rhopaississement
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PLAN Etude dune suspension de Mazna Etude dune suspension
modle: billes de Polystyrne Rhopaississement Mise en place du
Seuil
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PLAN Etude dune suspension de Mazna Etude dune suspension
modle: billes de Polystyrne Rhopaississement Mise en place du
Seuil
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Quelques lments de rhologie Contrainte: Taux de cisaillement:
Viscosit: Contrainte Normale: FtFt x y V
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Plan-Plan Protocole - Gomtrie Suspension 0.44 Comportement
global de la mazna Grains de mazna
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Mesures locales: IRM Moteur vitesse contrle : 0.01 100 tour/min
Profils mesurs dans lentrefer au sein de lchantillon Tranche de
mesure: 4 cm hauteur, 1 cm largeur Rsolution radiale : 0.6 1.3 mm.
Mesure des Profils de vitesse V(R) durant 2 s minimum. Mesure des
Profils de Concentration (R) (2 min 30 s: Moyennage de 32 128
configurations) (Couette, R i = 4.2 cm, Entrefer = 1.8 cm) Avec
Franois Bertrand
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Cylindre intrieur Cylindre extrieur Profils de vitesse:
localisation Seuil dcoulement Avant le rhopaississement 2 HR 2
c
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Loi dcoulement locale Loi de Puissance tronque Jamming Le
Rhopaississement apparat la fin de la localisation
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Jamming Le Rhopaississement apparat la fin de la localisation
Profils de concentration Cylindre intrieur Cylindre extrieur Pas de
Migration avant ltablissement du rhopaississement Loi dcoulement
locale
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Mcanisme ? Localisation Rle de la zone morte Zone morte: au
repos
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Protocole - Gomtrie Rle du Rservoir
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Protocole - Gomtrie Rle du Rservoir Surplus Amortisseur +
Retardateur
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Protocole - Gomtrie Effet du confinement Entrefer variable
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Protocole - Gomtrie Surplus Effet du confinement
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Dilatance? Pousse Contraintes Normales (N 1 )
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F n = 0 Entrefer = paramtre libre Protocole - Gomtrie
Dilatation libre
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F n = 0 Variation de lentrefer Protocole - Gomtrie Dilatation
libre
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Protocole - Gomtrie Rhopaississement Dilatance de Reynolds
Rservoir de Dilatance Mcanisme 4.95 4.63
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PLAN Etude dune suspension de Mazna Etude dune suspension
Modle: billes de Polystyrne Rhopaississement Mise en place du
SeuilRhopaississement
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Systme modle Micro billes de Polystyrne : Solution dIodure de
Sodium : Suspension iso-denses Particules lisses hydrophobes (Ajout
de quelques gouttes de tensioactif)
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Suspensions = 0.6 Constante (150 secondes) = 0.00 g/cm 3
Couette IRM Cylindre intrieur Cylindre extrieur Protocole - Gomtrie
Apport de lIRM Billes 40 m Pas de Localisation Pas de Seuil
Profils de Concentration: R Suspensions = 0.6 Constante (150
secondes) Couette IRM = 0.00 g/cm 3 Cylindre intrieur Cylindre
extrieur Protocole - Gomtrie Migration Rhopaississement ? Apport de
lIRM Billes 40 m
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Monte - descente Protocole - Gomtrie Blocage Gomtrie de Couette
Migration - Rhopaississement
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Gomtrie de Couette: Lois locales
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Migration - Rhopaississement Gomtrie de Couette: Lois
locales
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Migration - Rhopaississement Gomtrie de Couette: Lois
locales
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Migration - Rhopaississement Gomtrie de Couette: Lois
locales
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Migration blocage local Migration - Rhopaississement Gomtrie de
Couette: Lois locales
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PLAN Etude dune suspension de Mazna Etude dune suspension
modle: billes de Polystyrne Rhopaississement Mise en place du
Seuil
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Systme modle Micro billes de Polystyrne : Solution dIodure de
Sodium : Effet du Contraste de densit Particules lisses hydrophobes
(Ajout de quelques gouttes de tensioactif)
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Gravit : source de confinement Protocole - Gomtrie Suspensions
= 0.6 Constante (300 secondes) coulement permanent: Pas de seuil
Billes 40 m
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Gravit : source de confinement Protocole - Gomtrie Suspensions
= 0.6 Constante (300 secondes) Billes 40 m
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Gravit : source de confinement Protocole - Gomtrie Suspensions
= 0.6 Constante (300 secondes) Billes 40 m
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Contraste de densit : Bifurcation de viscosit : Arrt de
lcoulement Gravit : source de confinement Protocole - Gomtrie
Suspensions = 0.6 Constante (300 secondes) Billes 40 m
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Gravit : source de confinement Protocole - Gomtrie Constante
Suspensions = 0.6 = 0.25 g.cm 3 Billes 40 m
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Crmage Consolidation Contacts
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Validation par IRM Suspensions = 0.6 Billes 40 m Constante (150
secondes) Profils de vitesse : localisation ? Couette IRM = 0.15 =
0.00 Pas de localisation Pas de Seuil Localisation Seuil
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Deux Mcanismes diffrents de blocage Faible cisaillement: Fort
cisaillement Rhopaississement blocage Migration instantane
Localisation Lubrification Friction (Macro) Critre: Consolidation
Conclusion Localisation: Critre: Dilatance
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Remerciements Institut Navier Philipe Coussot, Franois
Bertrand, Stphane Rodts et Anal Lematre Laboratoire de Physique
Statistique, Ecole Normale Suprieure (Paris) Jacques Meunier,
Nicolas Huang, Peder Mller, Christophe Chevalier et Sbastien
Moulinet Merci de votre attention!
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Rservoir de Dilatance? Protocole - Gomtrie Fond Rservoir
Rhopaississement: Suspensions modles Effet du confinement
Protocole - Gomtrie Suspensions adaptes en densit = 0.6 Rservoir de
Dilatance Rle damortisseur + Retardateur
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Rhopaississement: Suspensions modles Effet du confinement
Protocole - Gomtrie Suspensions adaptes en densit = 0.6 Contraintes
normales
Validation par IRM Profils de Concentration : (R) Profils de
Concentration : (z) Le crmage macroscopique nest pas lorigine du
seuil T crmage >> T localisation, T seuil Localisation nest
pas induite pas une htrognit de concentration ConsolidationCrmage
Contacts Equilibre
