Lateral Forces on a Sphere
Migration latérale sous écoulement
1
IUSTI-CNRS
2
Halliburton
Corresponding author: jean-philippe.matas@polytech.univ.mrs.fr
The observation of inhomogeneous radial distributions of particles in tube flow dates from the work of Poiseuille (1836) who was mainly concerned by the flow of blood and the behavior of the red and white corpuscles it carries. These results were then generalized to non-biological flows and experiments on pipe flow of suspensions also indicated that significant deviations from ideal Poiseuille flow could occur in the presence of particles. We will consider systems where the fluid flow in the absence of particles is unidirectional. We will first present how fluid-particle interactions can induce lateral migration in the case of a single rigid particle in a shear flow, as a function of the Reynolds number. While the focus is upon inertial migration, a brief discussion of lateral migration in polymeric and viscoelastic fluids, where the nonlinearity results from the non-Newtonian behavior of the suspending fluid, will be presented at the conclusion of this Section. The role of interparticle interactions in a sheared fluid will be considered in the third section in the case of Stokes flow. The last section will briefly present how sedimentation can affect lateral motion.
Résumé
Le transport de particules dans une conduite, et de façon plus générale dans un écoulement cisaillé, a longtemps été modélisé en supposant la concentration uniforme. Pourtant, dès 1836, Poiseuille observe des distributions radiales non homogènes dans ses études sur le comportement des globules rouges dans le sang. L'observation expérimentale d'une répartition inhomogène des particules dans plusieurs écoulements cisaillés a cependant conduit à identi?er différents types de mécanismes de migration. Avant d'aborder les mécanismes de migration collectifs, essentiellement actifs à bas nombre de Reynolds, nous décrivons les mécanismes de migration « à une particule », généralement observés en présence d'inertie. Une courte partie sur les migrations latérales pour des fluides viscoélastiques sera également abordée. La dernière partie aborde le rôle de la sédimentation sur les effets latéraux.
© IFP, 2004