ISSN:
1435-1528
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
Résumé La dynamique des bulles d'air dans deux fluides viscoélastiques (solutions aqueuses :de polyacrylamide et de carboxyméthyle cellulose) et un fluide newtonien (huile de silicone) a été étudiée pour des volumes de bulles variant entre 0,1 et 11 cm3. La vitesse et la forme des bulles ont été déterminées par techniques photographiques avec stroboscope. Le volume des bulles a été mesuré avant chaque injection à l'aide d'une seringue calibrée. Pour les fluides viscoélastiques, trois formes typiques ont été observées: forme goutte d'eau, lentille et calotte sphérique. La vitesse d'ascension et la forme dépendent non seulement du volume mais aussi de la fréquence avec laquelle les bulles sont injectées. Pour la solution de polyacrylamide (0,5% Separan MG-700), l'influence de la fréquence d'injection est très marquée et des plus étonnantes: selon le volume des bulles, la vitesse décroît de façon monotone ou passe par un minimum pour ensuite augmenter avec la période d'injection. Ce comportement ne peut être relié au caractère non newtonien des fluides mais plutôt à l'influence prédominante des propriétés élastiques sur la forme des bulles. Par contre, pour la solution de carboxyméthyle cellulose, l'influence de la fréquence d'injection est très faible. Une analyse dimensionnelle du mouvement de bulles non sphériques dans un fluide décrit par une équation rhéologique non linéaire est présentée. Les données expérimentales sont analysées à l'aide du coefficient de traînée en fonction du nombre deReynolds, Re. Les résultats suggérent qu'à faibles valeurs deRe (〈 0,1), les propriétés élastiques du fluide contribuent principalement au taux de dissipation d'énergie alors qu'à des valeurs plus élevées, l'élasticité affecte également la forme des bulles.
Abstract:
Summary The motion of air bubbles in two viscoelastic fluids (aqueous solutions of Polyacrylamide and of Carboxy Methyl Cellulose) and in aNewtonian fluid (Silicone) was studied for volumes ranging from 0.1 to 11 cm3. The velocity and the shape of the bubbles were obtained from photographs with the help of a stroboscope. The volume of the bubbles was measured with a calibrated syringe. Three typical shapes were observed for the viscoelastic fluids: tear-drop, spheroid, spherical cap. The velocity and the shape are not only function of bubble volume, but depend on the injection frequency. For the Polyacrylamide solution (0.5% Separan MG-700), the injection frequency dependence is most striking: depending on the volume, the bubble velocity decreases monotonously, or goes to a minimum and increases with the injection period. This behaviour cannot be attributed to the non-Newtonian character of the fluid, but rather to the influence of the elastic properties on the shape of the bubbles. On the other hand, the injection frequency has little influence on the behaviour in the Carboxy Methyl Cellulose solution. A dimensional analysis for the motion of non spherical bubbles in a fluid described by a nonlinear rheological equation is presented. Correlations of the drag coefficient as a function of theReynolds number are analysed. Experimental results suggest that at smallRe (〈0.1), the fluid elasticity contributes mainly to the energy dissipation, whereas at highRe, the elasticity influences also the shape of the bubbles.
Notes:
Nombres adimensionnels Nombre deReynolds Re = D f U ϱ/η0 Nombre deWéber We = D f U 2 ϱ/σ Temps adimensionnels Λ 1 =t 1 U/D f Λ 2 = λU/D f λ/τ
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01521744
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