Power-Law Fluid Flow Over a Sphere: Average Shear Rate and Drag Coefficient

Based on the consideration of the rate of mechanical energy dissipation, an expression for the average shear rate for a sphere falling in a power‐law fluid in the creeping flow regime has been deduced. The average shear rate in a power‐law fluid (n 1 and n < 1 which appears to apply up to much higher values of the Reynolds number. The available experimental data have been used to demonstrate the reliability and accuracy of the new correlation for shearthinning liquids. Also, in the limit of n = 1, this expression reproduces the standard drag curve with a very high accuracy. Considérant la vitesse de dissipation de l'énergie mécanique, on a calculé une expression pour la vitesse de cisaillement moyenne d'une sphère tombant dans un fluide de loi de puissance en régime d'écoulement rampant. La vitesse de cisaillement moyenne dans le fluide de loi de puissance (n < 1) semble être plus grande que pour un fluide newtonien équivalent. Ces résultats sont à leur tour combinés aux prédictions numériques du coefficient de traînée (jusqu'à un nombre de Reynolds de 100) d'une sphère afin de mettre au point une corrélation de traînée généralisée pour des liquides de loi de puissance englobant à la fois n > 1 et n < 1 qui semblent s'appliquer jusqu'à des valeurs bien supérieures du nombre de Reynolds. Les données expérimentales disponibles ont permis de démontrer la fiabilité et la précision de la nouvelle corrélation pour des liquides rhéofluidifiants. De même, dans la limite de n = 1, cette expression reproduit la courbe de traînée standard avec une très grande précision.