Soft Dynamics simulations (2): T1 process

Durée Δ d'un processus T1 en fonction de la force appliquée κ et du gap initial h0 entre les particules

Soft Dynamics simulation. 2. Elastic spheres undergoing a T1 process in a viscous fluid
Pierre Rognon, Cyprien Gay. (contacts)
Eur. Phys. J. E 30, 291-301 (2009) (BibTeX - lien journal)

hal-preprint (PS or PDF)

Contexte : pour en savoir plus sur la rhéologie d'une mousse / More about foam rheology

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Abstract / Résumé

Des lois empiriques robustes ont été établies pour les matériaux granulaires dans l'air ou dans un fluide visqueux, et exprimées en fonction de temps caractéristiques construits sur la dynamique d'une seule particule. Néanmoins, certains comportements comme les bifurcations de viscosité ou la localisation du cisaillement, observée également dans les mousses, les émulsions ou les phases cubiques de copolymères à blocs, semblent révéler d'autres temps caractéristiques microscopiques qui pourraient être reliés à la dynamique de réorganisation locale des particules. Dans ce travail, nous prenons le processus T1 comme un exemple de réarrangement. En utilisant la méthode de simulation Soft Dynamics introduite dans le premier article de cette série, nous décrivons théoriquement et numériquement le mouvement de quatre sphères élastiques dans un fluide visqueux. Les interactions hydrodynamiques sont décrites à l'échelle de la lubrification (écrasement de Poiseuille et cisaillement de Couette) et la déflexion élastique de la surface des particules est modélisée selon la théorie de Hertz. La durée du processus T1 simulé varie parfois de manière importante du fait de changements mineurs de l'écart initial entre les particules, conformément aux prédictions. Pour la première fois, on constate ainsi qu'un comportement collectif dépend d'un paramètre différent de la fraction volumique en particules.

Robust empirical constitutive laws for granular materials in air or in a viscous fluid have been expressed in terms of timescales based on the dynamics of a single particle. However, some behaviours such as viscosity bifurcation or shear localization, observed also in foams, emulsions, and block copolymer cubic phases, seem to involve other micro-timescales which may be related to the dynamics of local particle reorganizations. In the present work, we consider a T1 process as an example of rearrangement. Using the Soft dynamics simulation method introduced in the first paper of this series, we describe theoretically and numerically the motion of four elastic spheres in a viscous fluid. Hydrodynamic interactions are described at the level of lubrication (Poiseuille squeezing and Couette shear flow) and the elastic deflection of the particle surface is modeled as Hertzian. The duration of the simulated T1 process can vary substantially as a consequence of minute changes in the initial separations, consistently with predictions. For the first time, a collective behaviour is thus found to depend on another parameter than the typical volume fraction in particles.

 
publications/2009t1.txt · Dernière modification: 2018/02/01 10:26 par cgay
 
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