Interaction entre deux sphères sédimentant en fluide non Newtonien : P.I.V. et Simulation Lattice Boltzmann

Abstract

La modélisation d'une suspension implique la prise en compte des interactions entre particules. Déjà complexe en fluide newtonien, cette problématique l'est davantage lorsque le fluide est non newtonien. Les interactions entre deux sphères de même diamètre sédimentant en ligne dans un fluide non newtonien sont ici étudiées expérimentalement et numériquement. On attend que le sillage négatif à l'arrière de la sphère de tête inhibe le rapprochement entre les sphères. On observe au contraire que la sphère de queue rattrape la sphère de tête. Une mesure par PIV du champ de vitesse autour des sphères met en évidence que lors du rapprochement, le sillage négatif de la sphère de tête existe, puis disparaît à mesure que la distance entre les sphères diminue. Afin d'expliquer ce phénomène, des simulations numériques ont été réalisées au moyen d'un modèle lattice Boltzmann (LB), couplé à une équation rhéologique. Le mouvement des sphères est déduit d'un bilan de forces, la traînée étant déduite du modèle LB. Un bon accord avec l'expérience a été constaté. L'accélération de la sphère de queue est donc due à une compétition entre les effets rhéofluidifiants et le sillage négatif.