___________________________________________________________________________________________________
9ième Congrès de Mécanique, FS Semlalia, Marrakech 213
dernier résultat nous encourage à affirmer que nos calculs
numériques, quoique différents des résultats obtenus par la
méthode variationnelle
00.7pour n≤≤ , sont exacts.
Figure 3 : Evolution des composantes visqueuse et de
pression du facteur de correction de la force de traînée
subie par une sphère en milieu infini dans un fluide
d’Ostwald.
Figure 4 : Evolution asymptotique du facteur de correction
de la force de traînée subie par une sphère en fonction de
son confinement dans un fluide en loi de puissance.
Malgré toutes ces preuves sur la validité de nos calculs,
nous avons étudié l’influence du confinement de la
particule pour différents indices de fluidité 01.6n
≤. En
effet, sur la figure 4, nous avons reporté nos résultats
numériques du coefficient de correction dû au confinement,
normalisé par celui obtenu précédemment dans le cas du
milieu infini, en fonction de la distance réduite à la paroi du
tube. La parfaite concordance de nos résultats numériques
avec nos propres calculs asymptotiques obtenus en régime
de lubrification, prouve de façon incontestable la validité de
nos résultats numériques dans le cas des différents
confinements, et a posteriori la validité de l’estimation du
facteur de correction en milieu infini.
Conclusion
Par l’utilisation d’une méthode numérique que nous avons
déjà utilisée avec succès dans le cas newtonien, et vérifiée à
l’aide d’un code de calcul de type volumes finis, nous
avons réussi à obtenir des résultats numériques précis du
problème de la détermination de la force de traînée subie
par une sphère se déplaçant uniformément dans un fluide
d’Ostwald. La comparaison de nos résultats avec ceux
obtenus par une technique variationnelle à partir d’une
fonction de courant que nous avons introduite, nous a
montré que cette technique permettait d’obtenir de bons
résultats pour 0.7 2n
≤. La comparaison avec succès de
nos résultats numériques en confinement avec ceux que
nous avons obtenus asymptotiquement en régime de
lubrification, nous permet d’affirmer que nous avons réussi
à obtenir pour la première fois la bonne solution à ce
problème longtemps posé et dont les nombreux résultats
dans la littérature restent souvent contradictoires ou
manquent de précision.
Références
[1] Clift, R., Grace, J. J. & Weber, M. E. 1978 Bubbles,
Drops and Particles. Ed. Academic press
[2] Stokes, C.G. 1850. Trans. Cambridge Phil. Soc. 9, 8
[3] Ben Richou, A., Ambari, A. and Naciri, J. K 2003
Correction factor of the Stokes force undergone by a sphere
in the axis of a cylinder in uniform and Poiseuille flows.
Eur. Phys. J. Appl. 24, 153-165
[4] Missirlis, K. A., Assimacopoulos, D., Mitsoulis, E. and
Chhabra, R. P. 2001 Wall effects for motion of spheres in
power-law fluids. J. Non-Newt. Fluid Mech. 96, 459-471
[5] Katz, J. and Plotkin, A. 1991 Low speed aerodynamics.
McGraw-Hill Book Co., New York, N.Y., series in
Aeronautical and Aerospace Engineering
[6] Peyret, R. and Taylor, T.D. 1985 Computational
methods for fluid flows. Springer-Verlag, N.Y.
[7] Bird, B. 1960 New variational principle for
incompressible non-Newtonian flow. The Physics of Fluids
3, 539-541
[8] Tomita, Y. 1959 On the fundamental formula of non-
Newtonian flow. Bull. Japan. Soc. Mech. Engrs 2, 469-474
[9] Wasserman, M.L. and Slattery, J.C. 1964 Upper and
lower bounds on the drag coefficient of a sphere in a
power-model fluid. Am. Ind. Chem. Eng. J. 10, 383-388
[10] Dazhi, G. and Tanner, R. I. 1985 The drag on a sphere
in a power-law fluid. J. Non-Newt. Fluid Mech. 17, 1-12
[11] Tripathi, A. and Chhabra, R. P. 1995 Drag on
spheroidal particles in dilatant fluids. AIChE J. 41, 728-731