Le jet libre immergé d'un fluide viscoélastique

Résumé Les auteurs étudient le jet libre laminaire bidimensionnel d'un fluide viscoélastique obéissant à une loi de comportement semiempirique. Ils appliquent la méthode de raccordement des développements asymptotiques afin de déterminer le profil de vitesses à l'intérieur du jet, et l'entraînement du fluide extérieur. Les résultats obtenus illustrent l'influence de l'élasticité sur le champ de vitesse et la présence d'un gradient de pression à l'intérieur du jet. Les lignes de courant obtenues montrent que le fluide externe est aspiré vers l'axe du jet.

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Summary A two-dimensional laminar free jet of a viscoelastic fluid following a semiempiric constitutive equation is studied. The method of matching asymptotic expansions is applied to determine the velocity profiles inside the jet and the entrainment of the external fluid. The results thus obtained highlight the influence of elasticity on the velocity field and the presence of a pressure gradient inside the jet. The streamlines obtained show that the external fluid is sucked in towards the axis of the jet.

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Zusammenfassung Es wird der laminare zweidimensionale Freistrahl einer viskoelastischen Flüssigkeit, die einem halbempirischen Stoffgesetz folgt, untersucht. Asymptotische Entwicklungen werden aneinandergefügt, um die Geschwindigkeitsverteilung in der Strahlströmung und die Ansaugkraft der äußeren Flüssigkeit zu bestimmen. Die erzielten Ergebnisse zeigen den Einfluß der Elastizität auf die Geschwindigkeitsverteilung und das Bestehen eines Druckgradienten innerhalb der Strahlströmung. Die abgeleiteten Stromlinien zeigen weiter, daß die äußere Flüssigkeit zur Strahlachse hin angesaugt wird.

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A₁;A₂;A₃ tenseurs de Rivlin-Ericksen - A constante définie par [27] - D domaine d'écoulement - f₁();f₀() fonctions définies par la transformation [20] - I tenseur unité - J nombre adimensionnel [12] - L longueur de référence - M flux total d'impulsion [19]m: µ/ - N_Re nombre de Reynolds - N_w nombre de Weissenberg - n indice de comportement - p pression - s indice de comportement «élastique» - T tenseur des contraintes - U₀ vitesse de référence - u, v composantes du vecteur vitesse - x, y coordonnées cartésiennes - Y coordonnée de «couche limite» [9] - Z variable complexe - angle entre les parois de la fente - paramètre de perturbation - variable affine [20] - () fonction définie par [2c] - coefficient d'élasticité - fonction de viscosité [2a] - µ indice de consistance - masse volumique - ; fonctions de courant - fonction définie par [2b] - 2ème invariant principal du tenseurA₁Avec 7 figures