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Dynamics of vortex rings in viscoelastic fluids
Full text linkVortex rings are coherent vortical structures widely encountered in geophysical flows and engineering applications. They are found in industrial systems, for instance during injection processes or in the flow in the vicinity of blades in mixing systems. Numerous studies are concerned by vortex rings. But, to the best of our knowledge, only few of them address vortex dynamics in non-Newtonian shear-thinning fluids, and none in viscoelastic ones while such fluids are widely involved in industrial processes.
The purpose is here to study the dynamics of vortex rings in viscoelastic fluids. In the present experiments these structures are generated through a piston-cylinder system and the mechanical parameters for injection are the piston velocity and stroke, Vp and L. Three different viscoelastic fluids are used: two aqueous solutions of Zetag 7587 (0.04% and 0.1%) and a solution of PAM (0.1%). The Newtonian reference fluid is water. A fluorescent dye visualization technique is used and images are recorded using a HD camera (2160x2560 pixels, 50Hz). In addition to the video sequences obtained, image processing is used to determine the two main characteristics of the vortex ring: its motion and its size.
As expected vortex ring in Newtonian fluid furls, progresses downstream by auto-induced effects and diffuses (as materialized by its diameter increase). The behaviour strongly differs for Non-Newtonian viscoelastic fluids: first, the rolling up phase is delayed and occurs further downstream. Then the vortex ring actually furls and expends during its way downstream. Contrarily to non-elastic fluids and unexpectedly, the viscoelastic ring afterwards stops, unfurls and goes back, inducing a contraction in the radial direction. This new dynamics is studied through time evolution of vortex position and diameter for different fluids and flow configurations. The competitive influences of the fluid nature and elasticity and of inertia are emphasized
Génération de bases de transactions synthétiques : vers la prise en compte des bordures
Full text linkDe très divers algorithmes sont dédiés à la découverte de motifs fréquents dans les bases de données de transactions. Des initiatives collectives visant à effectuer des comparaisons de performances rigoureuses et impartiales ont vu récemment le jour. Curieusement, cette tâche est rendue difficile par le manque de jeux d'essais publics disponibles, et d'outils pour en synthétiser de façon pertinente. En particulier, un paramètre crucial conditionnant le déroulement de nombreux algorithmes est la distribution des bordures des motifs fréquents. Une seule proposition, à notre connaissance, a récemment effectué un pas vers la génération de jeux d'essais prenant en compte ce paramètre.
Dans cet article, nous étudions de près les bordures générées par la proposition existante. Une amélioration est apportée dans les calculs effectués, permettant de réduire la complexité de la génération des bases. Bien que la distribution de la bordure positive en entrée soit parfaitement respectée, nous donnons un résultat attestant que la bordure négative correspondante est toujours du même type, trés différente des bordure négatives dans les bases réelles existantes. Nous esquissons alors une méthode de génération de bases synthétiques en fonction d'une distribution de bordure négative
An algebraic-closure-based momentmethod for unsteady Eulerian modeling of non-isothermal particle-laden turbulent flows in very dilute regime and high Stokes number
Full text linkAn algebraic-closure-based moment method (ACBMM) is developed for unsteady Eulerian particle simulations coupled with direct numerical simulations (DNS) of non-isothermal fluid turbulent flows, in very dilute regime and for large Stokes numbers. It is based on a conditional statistical approach which provides a local instantaneous characterization of the dynamic of the dispersed phase accounting for the effect of crossing between particle trajectories which occurs for large Stokes numbers
A new optical feedback interferometer for measuring red blood cell velocity distributions in individual capillaries: a feasibility study in microchannels
Full text linkThe aim of this work was to determine whether optical feedback interferometry, a new optical technique in the microfluidic domain which is based on the optical feedback effect in laser diodes, can be used to perform quantitative measurements of RBCs velocity in channels with diameters less than 100mm
The hard life of air bubbles crossing a fluid/fluid interface
Full text linkWe investigate the dynamics of isolated air bubbles crossing the horizontal interface separating two Newtonian immiscible liquids initially at rest by means of experiments and DNS. High-speed video imaging is used to obtain a detailed evolution of the various interfaces involved in the system. The size of the bubbles and the viscosity contrast between the two liquids are varied by more than one and four orders of magnitude, respectively, making it possible to obtain bubble shapes ranging from spherical to toroidal. A variety of flow regimes is observed, including that of small bubbles remaining trapped at the fluid–fluid interface in a film-drainage configuration. In most cases, the bubble succeeds in crossing the interface without being stopped near its undisturbed position and, during a certain period of time, tows a significant column of lower fluid which sometimes exhibits a complex dynamics as it lengthens in the upper fluid. Direct numerical simulations of several selected experimental situations are performed with a code employing a volume-of-fluid type formulation of the incompressible Navier–Stokes equations. Comparisons between experimental and numerical results confirm the reliability of the computational approach in most situations but also points out the need for improvements to capture some subtle but important physical processes, most notably those related to film drainage. Influence of the physical parameters highlighted by experiments and computations, especially that of the density and viscosity contrasts between the two fluids and of the various interfacial tensions, is discussed and analysed in the light of simple models
A posteriori study of filtered Euler-Euler two-phase model using a high resolution simulation of a 3D periodic circulating fluidized bed
Full text linkGas-particle flows in vertical risers are involved in many industrial scale fluidized bed applications such as catalytic cracking, fossil or biomass combustion. Risers flows are often simulated by two-fluid model equations coupled with closures developed in the frame the kinetic theory of granular media. However, two-fluid model discretized over coarse mesh with respect to particle clustering size are performed for large units because of limited computational resources. Now, it is well established that meso-scales cancelled out by coarse mesh simulations have dramatic effect on overall behaviour of flows. This study proposed a sub-grid modeling approach for effective drag force and particle stresses which accounts for the effects of unresolved structures on the resolved flows
Agitation induite dans un nuage homogène de bulles en ascension dans un fluide au repos
No full textLes écoulements à bulles sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles (production d'énergie, transformation de la matière). En présence de couplages inverses forts, l'agitation au sein de tels écoulements est cependant mal connue et les mécanismes qui la régissent peu compris.
Ce séminaire se propose de présenter les avancées récentes obtenues dans le groupe Interface de l'IMFT sur la compréhension du problème générique de l'agitation induite au sein d'un nuage de bulles en ascension dans un liquide au repos à grand nombre de Reynolds particulaire. Cette agitation est en effet mal connue, souvent mal analysée, car elle comporte une complexité duale. Même si l'on sait aujourd'hui que la source de cette agitation est l'interaction des sillages des bulles, une compréhension plus approfondie du mouvement fluctuant est favorisée par l'utilisation d'une décomposition en une combinaison de deux types d'agitation : (a) une agitation du liquide liée aux perturbations des sillages moyens qui est contrôlée par le positionnement aléatoire des bulles et (b) une agitation turbulente issue de l'instabilité de Navier-Stokes. Les propriétés statistiques des fluctuations de vitesse engendrées dans le liquide ont été étudiées dans notre équipe sur plusieurs dispositifs expérimentaux définis pour contraster les mécanismes mis en jeu et favoriser leur analyse : (i) nuages de bulles réels non confinés, (ii) nuage de bulles en cellule de Hele-Shaw et (iii) Ecoulement traversant un réseau aléatoire de sphères fixes. Des résultats génériques émergent de ces études et permettent une meilleure compréhension de la turbulence engendrée
Influence des paramètres géométriques sur l’écoulement turbulent dans une passe à poissons à fentes verticales
Full text linkLes passes à fentes verticales sont des structures hydrauliques permettant aux poissons de franchir des obstacles lors de leur migration vers l’amont des cours d’eau. Une étude expérimentale a été entreprise sur un modèle réduit pour caractériser les écoulements turbulents dans différentes configurations de passes à fentes verticales. Ce travail doit permettre de déterminer par la suite de quelle manière ces dispositifs peuvent être modifiés afin de faciliter le passage des petites espèces qui, aujourd’hui, ont des difficultés à franchir les bassins. Les caractéristiques de l’écoulement moyen et de la turbulence ont été étudiées par PIV et ADV pour plusieurs pentes de canal, plusieurs débits d’écoulement et largeurs de bassins. Les mesures ont permis de mettre en évidence l’influence des différents paramètres géométriques et hydrauliques sur la structure même des écoulements turbulents
The rich life of light rising spheres
Full text linkThe straight path of spheres falling or rising in a weakly viscous fluid is known to become unstable beyond a critical value of the so-called Archimedes number Ar, a Reynolds number built on the gravitational velocity scale. Various styles of non-vertical paths have been reported so far: steady or oscillating oblique, planar zigzags, three-dimensional chaotic, etc. However despite careful computations and experiments, there is currently no consensus as regards the possible critical density ratio m* below which significant departures from straight (vertical or oblique) path are observed. To revisit this question, we carry out a detailed DNS study focused on rising spheres (m*\textless 1) in the range 150 ≤ Ar ≤ 350. Non-straight paths with significant horizontal excursions are observed throughout the whole range of m*. In addition to the various aforementioned types of paths we also identify other styles such as intermittent zigzagging/oblique paths and find that very light spheres describe highly nonlinear zigzags and have drag coefficients up to 15{\%} beyond standard values