Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 16, Numéro 12, décembre 1981
Page(s) 663 - 671
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:019810016012066300
Rev. Phys. Appl. (Paris) 16, 663-671 (1981)
DOI: 10.1051/rphysap:019810016012066300

The entry flow of a dilute suspension through a tube : Concentration redistribution effects

M. Bitbol et D. Quemada

Laboratoire de Biorhéologie et d'hydrodynamique physiologique , Université Paris V, Tour 33-34, 2e étage, 2, place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France


Abstract
The concentration distribution of a dilute suspension of neutrally buoyant rigid spheres is investigated theoretically, in the entry flow of a circular tube. The geometrical effects (interaction between the tube mouth and the particles) are discussed. The convective motion of the particles in a boundary layer flow through the tube (Re 1) is analysed. The effect of an additional inertia-induced migration velocity is then computed, in two different cases. It is found that the geometrical effects together with the particle convection along the tube inlet length can account satisfactorily for the onset of a large peripheral particle-free layer. I he inertia-induced migration accentuates this phenomenon, and creates regions of high concentration.


Résumé
Le profil de concentration d'une suspension diluée de sphères dures ayant la même densité que le fluide suspendant, est étudié théoriquement dans l'écoulement d'entrée d'un tube cylindrique. Les effets d'exclusion géométrique (interaction entre l'embouchure du tube et les particules) sont discutés. Le mouvement convectif des particules dans un écoulement de couche limite à travers le tube (Re 1) est analysé. L'effet supplémentaire d'une vitesse de migration radiale induite par des effets d'inertie dans l'écoulement autour d'une particule est ensuite calculé. On montre que les effets d'exclusion géométrique, couplés à la convection des particules le long de la zone de développement de la couche limite, expliquent de façon satisfaisante la formation d'une importante couche marginale pauvre en particules. La migration par effets d'inertie amplifie ce phénomène et engendre des zones à haute concentration.

PACS
4755K - Multiphase flows.
4760 - Flows in ducts, channels, and conduits.

Key words
pipe flow -- suspensions -- concentration redistribution effect -- entry flow -- dilute suspension of neutrally buoyant rigid spheres -- circular tube -- convective motion -- boundary layer flow -- inertia induced migration velocity