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Analyses statistiques et tensorielles de l'étirement des polymères dans les écoulements visco-élastiques turbulents en canal plan

type de publication      communication nationale avec actes publiés
date de publication 2014
auteur(s) Pereira Anselmo Soeiro; Martins Ramon Silva; Mompean Gilmar; Thais Laurent; Thompson Roney L.
  
conférence 49ème Congrès Annuel du Groupe Français de Rhéologie
     dates de 27-10-2014 à 29-10-2014
     lieu Grenoble, France
     nom des actes Actes du 49ème Congrès Annuel du Groupe Français de Rhéologie
  
résumé La dilution en très faible concentration de chaînes polymériques longues dans un fluide newtonien peut réduire considérablement la traînée turbulente. Ce phénomène remarquable focalise l’attention en raison de ses nombreuses applications pratiques. Dans le présent travail, des simulations numériques directes d’écoulements newtoniens et visco-élastiques turbulents en canal plan, au nombre de Reynolds frictionnel de 180 et pour différents régimes de réduction de traînée, sont utilisées afin d’explorer le mécanisme d’extension des polymères. L’étirement polymérique relatif, les distributions de probabilité de l’alignement entre le tenseur de conformation et d’autres entités tensorielles sont analysés. Tout proche de la paroi, les polymères présentent une forte tendance à s’orienter sur la direction longitudinale de l’écoulement (direction x). Par ailleurs, l’extension des chaînes polymériques semble être fortement corrélée avec l’alignement entre le tenseur de conformation et celui formé par les produits des fluctuations de vitesse, τ ́. Les densités de probabilité croisées montrent que les valeurs positives les plus élevées de fluctuations du travail polymérique dans la direction x, E ́ x, sont liées aux taux de variation positifs du produit des fluctuations de vitesse dans la même direction, ∂u'²/∂t. En revanche, les fluctuations du travail polymérique les plus négatives sont observées dans les régions où le terme ∂u'²/∂t est négatif. Dans ces deux cas, les polymères sont pourtant majoritairement alignés sur la direction principale de τ ́, indiquant que ce tenseur joue un rôle important dans le mécanisme d’interaction polymères-turbulence.
mots clés étirement des polymères ; analyses statistique et tensorielle ; réduction de la traînée ; écoulement en canal plan ; simulation numérique directe
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