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26.04.2017 | Original Contribution | Ausgabe 6/2017

Rheologica Acta 6/2017

Confined viscoplastic flows with heterogeneous wall slip

Zeitschrift:
Rheologica Acta > Ausgabe 6/2017
Autoren:
Pandelitsa Panaseti, Anne-Laure Vayssade, Georgios C. Georgiou, Michel Cloitre

Abstract

The steady, pressure-driven flow of a Herschel-Bulkley fluid in a microchannel is considered, assuming that different power-law slip equations apply at the two walls due to slip heterogeneities, allowing the velocity profile to be asymmetric. Three different flow regimes are observed as the pressure gradient is increased. Below a first critical pressure gradient G1, the fluid moves unyielded with a uniform velocity, and thus, the two slip velocities are equal. In an intermediate regime between G1 and a second critical pressure gradient G2, the fluid yields in a zone near the weak-slip wall and flows with uniform velocity near the stronger-slip wall. Beyond this regime, the fluid yields near both walls and the velocity are uniform only in the central unyielded core. It is demonstrated that the central unyielded region tends towards the midplane only if the power-law exponent is less than unity; otherwise, this region rends towards the weak-slip wall and asymmetry is enhanced. The extension of the different flow regimes depends on the channel gap; in particular, the intermediate asymmetric flow regime dominates when the gap becomes smaller than a characteristic length which incorporates the wall slip coefficients and the fluid properties. The theoretical results compare well with available experimental data on soft glassy suspensions. These results open new routes in manipulating the flow of viscoplastic materials in applications where the flow behavior depends not only on the bulk rheology of the material but also on the wall properties.

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