Viscosity of multimodal concentrated suspensions in a Newtonian fluid

Abstract

Une nouvelle formulation théorique concernant une suspension concentrée multimodale de particules sphériques rigides non-colloïdales dans un fluide Newtonien est présentée: la viscosité relative peut être reliée à la fois à la fraction volumique des particules suspendues dans un volume total unité et à la compacité du mélange sec. Elle tient compte des interactions hydrodynamiques et des interactions géométriques entre particules. Concernant les premières, elle fait appel à une approche itérative de type changement d'échelle conformément au concept de Farris. Concernant les secondes, lorsque la fraction volumique des particules suspendues atteint sa valeur critique, la suspension devient empilement et le mélange atteint la compacité du squelette solide prédite par le Modèle d'Empilement Compressible (MEC). Celui-ci tient compte à la fois de l'effet de desserrement provoqué par les fines particules sur les grosses et de l'effet de paroi provoqué par ces dernières sur les plus petites. Nos viscosités calculées sont en bonne adéquation avec les viscosités relatives expérimentales obtenues sur des mélanges binaires avec 3 rapports de tailles différents, pour des billes de verre dans une huile de silicone.