Remise en suspension dans les fluides non-Newtoniens

Nous utilisons la mesure de concentration locale afin de déterminer les effets de migration et de remise en suspension des fluides non-Newtoniens cisaillés. Nous avons tout d'abord comparé notre technique à une simple visualisation des particules sédimentant dans un fluide Newtonien. Nous avons vérifié les résultats obtenus par l'équipe d'A. Acrivos concernant la hauteur du tas sédimenté. Nous avons ensuite étudié la sédimentation sous cisaillement et la remise en suspension de particules dans des mélanges non-Newtoniens (eau-guar, eau-Flopaam). Des effets élastiques originaux se manifestent en deçà du seuil d'instabilité élastique du fluide sous la forme d' « ondulations » du tas sédimenté. Cette ondulation est corrélée à un fort glissement du tas sédimenté qui, à certaines occasions, s'arrête brusquement. Nous sommes actuellement en train d'étudier les mécanismes à l’œuvre lors de ces événements de stick-slip et les paramètres (forces normales, seuils d'instabilité ou de turbulence élastique, caractère rhéo-fluidifiant) gouvernant l'efficacité de la remise en suspension dans les fluides non-Newtoniens.

Flopaam Sediment under shear (100 1/s).
Sédiment de Flopaam sous cisaillement (\dot \gamma = 100 1/s).

LORE et mesure de concentration

Nous avons développé deux mesures originales basées sur l'échographie ultrasonore dans les suspensions. Nous ajoutons des traceurs dans des fluides Newtoniens ou non-Newtoniens en faible concentration afin de ne pas influer sur les propriétés rhéologiques du milieu. Ces traceurs vont venir rétro-diffuser les impulsions ultrasonores émises à des intervalles de temps réguliers ; le signal de pression de chacune de ces rétro-diffusions, appelé speckle, est enregistré pour une utilisation ultérieure.

Notre transducteur ultrasonore permet d'obtenir des images dans un plan  ({\bf e_r}, {\bf e_z}) vertical passant par le centre de la cellule de Couette. La phase du speckle et son intensité permettent de remonter à la concentration locale en particules ainsi qu'à leur vitesse, et s'utilise à taux de cisaillement imposé ou en régime oscillatoire qui peut être synchronisée aux mesures rhéologiques standard (la technique s'appelle alors LORE).

LORE-response
Analyse du déplacement local d'un fluide Newtonien (mélange eau-UCON ) mis sous oscillation à 0.1 Hz. Le décalage de  \pi/2 entre contrainte et déformation est typique d'un fluide Newtonien.