1. Viscosité : La présence de particules en suspension peut augmenter la viscosité d'un liquide. La viscosité est la résistance d'un fluide à l'écoulement et elle est affectée par les interactions entre les molécules du liquide et les particules en suspension. À mesure que la concentration de particules en suspension augmente, le liquide devient plus visqueux et résiste plus fortement à l'écoulement.
2. Épaississement par cisaillement : Certaines suspensions présentent un comportement d'épaississement par cisaillement, ce qui signifie que leur viscosité augmente sous l'effet d'une contrainte de cisaillement. Ce phénomène se produit en raison de l'alignement des particules en suspension dans la direction d'écoulement lorsqu'une force de cisaillement est appliquée. Les particules alignées créent une plus grande résistance à l’écoulement, ce qui entraîne une augmentation de la viscosité.
3. Amincissement par cisaillement : À l’inverse, certaines suspensions présentent un comportement rhéofluidifiant, où leur viscosité diminue sous contrainte de cisaillement. Ceci est observé lorsque les particules en suspension sont déformées ou brisées sous des forces de cisaillement élevées. En conséquence, la résistance à l'écoulement diminue et la viscosité de la suspension diminue.
4. Sédimentation : Les particules en suspension peuvent se déposer sous l’influence de la gravité, entraînant une sédimentation. Ce processus provoque l’accumulation des particules au fond du récipient à liquide. La sédimentation peut modifier considérablement la dynamique de l'écoulement en modifiant la concentration locale des particules en suspension et en créant des différences de densité au sein du liquide.
5. Modèles de flux : La présence de particules en suspension peut modifier les schémas d'écoulement au sein d'un liquide. Par exemple, dans les écoulements turbulents, les particules en suspension peuvent amortir les fluctuations turbulentes et favoriser la formation de régions d’écoulement plus laminaires. En effet, les particules interagissent avec les tourbillons d’écoulement et dissipent de l’énergie, réduisant ainsi l’intensité des turbulences.
6. Transfert de chaleur : Les particules en suspension peuvent affecter le transfert de chaleur au sein d'un liquide. Ils peuvent agir comme sites de nucléation pour les bulles, conduisant à une ébullition et une évaporation accrues. De plus, la présence de particules peut modifier la conductivité thermique du liquide, influençant ainsi le taux de transfert de chaleur.
7. Propriétés rhéologiques : Les propriétés rhéologiques globales d'une suspension, telles que sa limite d'élasticité, son élasticité et son comportement viscoélastique, sont influencées par les caractéristiques des particules en suspension et leurs interactions avec le liquide. Ces propriétés déterminent le comportement d'écoulement et la réponse de la suspension dans différentes conditions d'écoulement.
Comprendre les effets des particules en suspension sur la dynamique des écoulements liquides est crucial dans divers domaines, notamment la mécanique des fluides, le génie chimique, le génie environnemental et la science des matériaux. En prenant en compte l'influence des particules en suspension, les chercheurs et les ingénieurs peuvent optimiser les processus, concevoir des systèmes de filtration efficaces et développer de nouveaux matériaux dotés de propriétés d'écoulement adaptées.
