Rhéologie des fluides non newtoniens

Rhéologie des fluides non-newtoniens

 

La rhéologie est l'étude des phénomènes de déformation de la matière sous l'effet de contraintes. Le comportement rhéologique d'un fluide se traduit par une relation entre le tenseur des contraintes et le tenseur des vitesses de déformation pour ce fluide.

image issue de : http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2009/12/01/Have-fun-with-non-newtonian-fluid

Dans le cas d'un fluide Newtonien, la viscosité dynamique est une propriété constante du fluide qui ne dépend que de la pression ou de la température. La contrainte de cisaillement est proportionnelle à la vitesse de cisaillement comme on peut le voir sur la figure ci-dessus.

Cependant dans le cas de certains fluides, il n'existe pas de relation linéaire entre contrainte et déformation. On parle de fluides non-Newtonien ou encore fluides complexes. Il faut alors considérer que la viscosité dynamique est une fonction de la vitesse de cisaillement

 

On parle de fluide Newtonien généralisé si sa loi de comportement peut se mettre sous la forme suivante:

Nous étudierons deux types de fluides non-Newtonien:

  • Les fluides rhéofluidifiants pour lesquels la viscosité apparente diminue lorsque le taux de cisaillement augmente,
  • ​Les fluides viscoplastiques qui présentent une contrainte de seuil en dessous de laquelle le fluide ne s'écoule pas.
     

L'autre aspect important des fluides non-newtoniens, que nous allons étudier et mettre en évidence, est leur comportement à bas Reynolds. En effet, dans le projet nous simulons des écoulements de fluides complexes à très petites vitesses. La viscosité sera donc prépondérante (phénomènes différents pour les fluides complexes) et les résultats seront probablement différents de ceux en fluide newtonien.