Contribution à l'étude de la biréfringence d'écoulement à la transition : écoulement de Couette, tourbillons de Taylor - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 1988

On flow birefringence at the transition from laminar to taylor vortex flow

Contribution à l'étude de la biréfringence d'écoulement à la transition : écoulement de Couette, tourbillons de Taylor

Abstract

The optical anisotropy gained by numerous solutions as well as by pure liquids when submitted to the action of an orientating field, is capable of bringing valuable pieces of information on the structure of this field as well as on the physical properties of the particles in solutions. The study of the optical properties arising from this anisotropy only requires the use of a lenearly polarized beam of light on which the medium is going to leave this own characteristics by changing the state of polarization of the light. The flow is created in a conventional Couette cell. It is well known that, in this type of geometry, the hydrodynamical flow undergoes several transistions leading at first to more and more complicated periodical flows, and then, to the turbulence as the angular velocity of the inner rotating cylinder is increased. The aim of this work is to study the behaviour of the properties induced by the flow at the first transition, to work out the theoretical laws controlling this properties and to see in which extend, we can deduce the intrinsec characteristics of the particles. The variation of the extinction angle and of the birefringence intensity is studied at the middle point of the annular gap as a function of the shearing gradient and, for different values of the gradient, as function of the position in the gap. The comparison between the experimental and theoretical curves shows a good agreement in the case of flattened particles (bentonite) but less convincing results for rodlike particles (V.M.T.)
L'anisotropie optique qu'acquièrent de nombreuses solutions ainsi que certains liquides purs lorsqu'ils sont soumis à l'action d'un champ orientant, est susceptible d'apporter de précieuses informations sur la structure de ce champ ainsi que sur les caractéristiques physiques des particules en solution. L'étude des propriétés optiques découlant de cette anisotropie ne requiert l'utilisation que d'un rayon de lumière polarisée linéairement que le milieu traversé va marquer de ses propres caractéristiques en modifiant la polarisation de la lumière incidente. L'écoulement est réalisé dans une cellule classique de type Couette. Dans ce type de géométrie, nous savons que le champ hydrodynamique subit, lorsque la vitesse angulaire du cylindre intérieur croit au-delà d'une certaine limite, plusieurs transitions conduisant en premier lieu à des écoulement périodiques de complexité croissante, puis en dernier lieu, à la turbulence prononcée. L'objectif de trvail a été d'étudier le comportement des propriétés induites par l'écoulement à la première transition, d'établir les lois théoriques gouvernant ces propriétés et enfin, d'examiner dans quelle mesure les caractéristiques intrinsèques des particules en solution pouvaient être déduites de ces études. L'évolution de l'angle d'extinction et de l'intensité de la biréfringence est examinée au centre de l'espace annulaire en fonction du gradient de cisaillement, puis pour différentes valeurs du gradient en fonction de la position dans l'entrefer. La théorie de la biréfringence est développée dans le domaine de l'écoulement de Taylor après déterminé la structure du champ hydrodynamique ainsi que les composantes de la vitesse angulaire d'une particule. La comparaison des courbes expérimentales et théoriques conduira à un accord très satisfaisant dans le cas des particules aplaties
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Cite

Jean-Paul Decruppe. Contribution à l'étude de la biréfringence d'écoulement à la transition : écoulement de Couette, tourbillons de Taylor. Matière Condensée [cond-mat]. Université Paul Verlaine - Metz, 1988. Français. ⟨NNT : 1988METZ014S⟩. ⟨tel-01775756⟩
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