DYNAMICS OF RELATIVE MOTION BETWEEN SOLID PARTICLES AND NON-NEWTONIAN FLUIDS

• Main Author: GERALDO AFONSO SPINELLI MARTINS RIBEIRO
• Other Authors: MAURICIO NOGUEIRA FROTA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 1987
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=19130@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=19130@2

COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR === Este trabalho descreve experimentos relacionamentos com o movimento relativo entre partículas sólidas e fluido não-newtoniano, confinados no interior de um duto circular. Medições da pressão dinâmica adicional, devida unicamente à presença da partícula (fonte de perturbação no escoamento) e do arrasto viscoso foram conduzidas de forma a se verificar a validade da Teoria de Brenner (1962). Esta teoria, já confirmada para fluidos newtonianos, permite que parâmetros característicos do escoamento perturbado sejam determinados, convenientemente, através de parâmetros do escoamento não-perturbado (ausência de partícula). Para o caso de fluido não-newtoniano, denominados puramente viscosos, do tipo Power-law, a teoria se mostrou perfeitamente aplicável. O valor da razão Delta P mais A/D descrito por Brenner foi confirmado com uma precisão de 3 por cento, num total de 70 experimentos realizados. Para fluidos não-newtonianos, viscoelásticos, com função viscosidade tipo Power-law, a validade da teoria parece, entretanto, depender de um parâmetro capaz de descrever na natureza constitutiva do fluido utilizado. Experimentos realizados com três diferentes fluidos viscoelásticos (expoentes power-law n igual 0,303; 0,343; 0,483) conduziram à identificação deste parâmetro, o Segundo Número Elástico, El2. Para valores de El2, inferiores a 14, caracterizando um escoamento predominantemente viscoso, o valor da razão Delta P mais A/D novamente é confirmado com precisão inferior a 4 por cento. Para valores de El2 superiores a 40 a razão Delta P mais A/D não mais pode ser avaliada com base em parâmetros do escoamento perturbado, analogamente ao que havia sido proposto por Brenner para o caso de fluidos newtonianos. Neste trabalho incluem-se também registros contínuos dos experimentos enfatizando os efeitos viscoelásticos envolvidos, bem como uma análise dos efeitos de parede associados ao movimento relativo entre fluidos não-newtonianos e partículas sólidas. Todos os experimentos foram realizados num regime de Reynolds variando de 0,1 a 90 e num regime de Weissenberg (calculando com base no modelo de Powell-Eyring) variando de 850 a 3800. === This work describes experiments related to relative motion between solid particles and mon-newtonian fluid, inside a circular duct. Measurements of the aditional dynamic pressure, due to the presence of the particle (a source of disturbance in the flow) ando f the viscous drag, were conducted to verify the validity of Brenner’s Theory (1962). This theory, already confirmed for newtonian fluids, allows the determination of the characteristic parameters of the disturbed flow using parameters of non-disturbed flow (without particle). In the case of purely viscous non-newtonian fluids, of the power-law type, the theory was confirmed. The value of the ratio Delta P plus A/D, described by Brenner, was confirmed. The value an accuracy of 3 per cent, in a total of 70 experiments. For viscoelastic fluids, with Power-law viscosity function, it appears that the validity of the theory depends on the Second Elastic Number, El2. Experiments conducted with three different viscoelastic fluids (power-law exponents, n equal 0,303; 0,343 and 0,483) shows that for values of El2 bellow 14, which characterizes a predominantly viscous flow, the value of of the ratio Delta P plus A/D is agair confirmed, with na accuracy of 4 per cent. For values of the El2, parameter above 40, the ratio Delta P plus A/D cannot be determined using parameters of the non-disturbed flow, as proposed by Brenner for newtonian fluids. In this work are also included graphic registers of the experiment, showing the complex viscoelastic effects, as well as na analysis of the wall effects associated with the relative motion between non- newtonian fluid and solid particles. All the experiments were conducted with Reynolds number between 0,1 and 90 and a Weissenberg number (based in Powell-Eyring model) between 850 and 38.00.