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Question mécanique des fluides et viscosité liquide
Bonjour,
Je suis en enseignant en faculté de chirurgie dentaire et je réalise en ce moment des travaux de recherche sur la viscosité de différentes solutions antiseptiques que l'on place dans les canaux des dents durant les traitements de dévitalisation. je me plonge donc dans l'univers de la dynamique des fluides et il y a des choses que je ne comprends pas bien notamment en ce qui concerne le nombre de Reynolds.
D'après ce que je comprends ce nombre est d'autant plus faible que la viscosité du liquide est haute et que si ce dernier est faible, l'écoulement est de type laminaire. à 'inverse, pour une faible viscosité, le reynolds augmente et peut aboutir à un écoulement turbulent dont les phénomènes pourraient ensuite entrainer une augmentation de la viscosité. j'ai aussi lu qu'un écoulement se faisait d'autant mieux que la viscosité était faible ce qui correspondrait à un reynolds élevé. cela veut)il donc dire que l'écoulement se fait mal pour un laminaire ? c'est là ou je n'y comprends plus grand chose.
Sachant que je dois par une action de flux et reflux éliminer une partie du contenu des canaux des dents (bactéries, tissus infectées, débris...), ai-je plutôt intérêt à être en présence d'un écoulement laminaire ou turbulent ?
Mon objectif, vous l'avez compris est de favoriser la circulation de mes solutions dans des canaux extrêmement étroits (environ 0,25 mm de diamètre) et ou malheureusement les ramifications sont nombreuses et beaucoup plus fines.
En vous remerciant de me clarifier les choses.
Pour l'instant les viscosités dynamiques de mes solutions s'échelonnent entre 1,15 et 1,3 mpa mesurées avec un viscosimètre rotatif.
J'ai oublié de préciser qu'une action latérale semble également souhaitable car les ramifications sont en général perpandiculaires aux canaux principux voire obliques.Nous utilisons des débits d'environ 5ml /min.
Bonjour
Vous avez l'air d'avoir compris globalement la notion de Reynolds.
j'ai aussi lu qu'un écoulement se faisait d'autant mieux que la viscosité était faible ce qui correspondrait à un reynolds élevé. cela veut-il donc dire que l'écoulement se fait mal pour un laminaire ? c'est là ou je n'y comprends plus grand chose.
Ce n'est pas si simple en fait. Un écoulement à très bas Reynolds est laminaire certes, mais aussi très visqueux : on parle d'écoulement de Stockes. Ce sont des écoulements à faible vitesse et à grande couche limite. C'est ce qui peut faire dire que ces écoulements "se font mal". En augmentant le Reynolds, on trouve des écoulements toujours laminaires, mais moins visqueux, jusqu'à observer la transition laminaire/turbulent. En régime turbulent à grand Reynolds, l'écoulement est chaotique, agité.
Sachant que je dois par une action de flux et reflux éliminer une partie du contenu des canaux des dents (bactéries, tissus infectées, débris...), ai-je plutôt intérêt à être en présence d'un écoulement laminaire ou turbulent ?
En lisant ça, je me dis que vous avez plutôt besoin d'un écoulement turbulent, de manière à ce que l'écoulement nettoie de manière "active" les détritus. Néanmoins, si vous donnez au fluide un mouvement de flux et reflux, un écoulement laminaire peut suffire. D'autant que :
Mon objectif, vous l'avez compris est de favoriser la circulation de mes solutions dans des canaux extrêmement étroits (environ 0,25 mm de diamètre) et ou malheureusement les ramifications sont nombreuses et beaucoup plus fines.
au vu des dimensions de l'écoulement, un écoulement turbulent sera plus difficile à établir (nécessité de grandes vitesses ou de très faible viscosités). De plus, un écoulement laminaire aura plus de facilité à s'engoufrer dans toutes les ramifications.
En résumé, il vous faudrait un Reynolds faible pour avoir un écoulement laminaire (de toute façon un Reynolds élevé sera difficile à atteindre) mais pas trop faible pour que l'écoulement ne soit pas trop visqueux !
Merci infiniment pour toutes vos réponses et je vais continuer à solliciter vos connaissances.
1)Vous dîtes qu'un écoulement turbulent sera difficile à atteindre dans mon cas: pour quelle raison, parce que mes solutions sont trop visqueuses (visc dyna entre 1 et 1,3 globalement) ou parce que la vitesse est trop lente (débit d'environ 5 ml/min) ou pour les deux raisons. Globalement vous avez des ordres de grzndeur de viscosités très faibles et vitesse élevées pour atteindre un haut reynolds et une turbulence.
2) vous évoquez le fait qu'un laminaire serait suffisant (même si on préfèrerait un turbulent) pour évacuer les débris et qu'il serait même meilleur pour faire passer la solution dans les ramifications. Pouvez-vous m'expliquez pourquoi ? parce que le flux est plus régulier j'imagine et que la probabilité de passage dans les ramifications est plus grande ? avez vous une ou plusieurs références bibliographiques qui expliquent cette constatation ? J'ai aussi oublié d vous préciser que les surfaces dentinaires des canaux (parois des canaux) sont rugueuses et possèdent-elle mêmes des canalicules de l'ordre 1 à 5 micro. Il y a donc deux échelles de ramifications.
3) serait-il possible de vous adresser par email une publication anglosaxonne qui a effectué une revue de ces problèmes mais à mon sens en recopiant probablement des paragraphes de physiques sans véritablement expliquer les phénomènes
4) Mon objectif serait de montrer l'importance du paramètre viscosité dans le choix des solutions. La question que je me pose même si je vais ensuite le tester en microfluidique est de savoir si des diminutions de viscosités statistiquement significatives (par exemple entre 1,15 et 1,2) risquent d'avoir des incidences sur l'écoulement.
En vous remerciant infiniment des précisions que vous pourrez m'apporter.
petit ajout à mon dernier post (voir ci dessus pour le début):
5) un des problèmes que nous avons est le suivant: l'extremité du canal (de la racine) est en général la portion que nous arrivons le moins bien à nettoyer avec les solutions à cause justement de tous les problèmes évoqués précédemment. cependant, si notre souhait est de favoriser la circulation de la solution dans tout le canal, nous ne devons pas utiliser des pressions ou débits importants qui pourraient provoquer l'extrusion de la solution dans les tissus environnants (au delà de la racine) car cette dernière présente une toxicité très importante (il s'agit de NAOCL à laquelle est parfois ajoutée des surfactants). Attention car l'extrémité de la racine est perméable...donc on veut que ça aille loin mais pas trop loin.
1)Vous dîtes qu'un écoulement turbulent sera difficile à atteindre dans mon cas: pour quelle raison, parce que mes solutions sont trop visqueuses (visc dyna entre 1 et 1,3 globalement) ou parce que la vitesse est trop lente (débit d'environ 5 ml/min) ou pour les deux raisons. Globalement vous avez des ordres de grzndeur de viscosités très faibles et vitesse élevées pour atteindre un haut reynolds et une turbulence.
faisons un petit calcul (la viscosité dynamique est bien d'environ 1.2 *10^-3 mPa.s ?). Etant donné le débit, la section du canal et la viscosité dynamique de votre solution, j'obtiens un Reynolds d'environ 0.1, c'est à dire faible. Cela est dû à la faible vitesse (qui privilégie un écoulement laminaire) et à la petitesse du canal.
2) vous évoquez le fait qu'un laminaire serait suffisant (même si on préfèrerait un turbulent) pour évacuer les débris et qu'il serait même meilleur pour faire passer la solution dans les ramifications. Pouvez-vous m'expliquez pourquoi ? parce que le flux est plus régulier j'imagine et que la probabilité de passage dans les ramifications est plus grande ? avez vous une ou plusieurs références bibliographiques qui expliquent cette constatation ? J'ai aussi oublié d vous préciser que les surfaces dentinaires des canaux (parois des canaux) sont rugueuses et possèdent-elle mêmes des canalicules de l'ordre 1 à 5 micro. Il y a donc deux échelles de ramifications.
je n'ai pas vraiment de référence à vous donner, vous pouvez faire des recherches complémentaires sur internet sur les écoulements laminaires/turbulents. Mais effectivement, un écoulement laminaire (mais pas trop visqueux) s'insinuera plus facilement dans de petits canaux.
J'ai une image qui me vient à l'esprit. Quand une bouteille de shampoing est presque vide, on essaie souvent de le remplir d'eau pour le vider complètement. Or l'embout du flacon est souvent étroit : si vous mettez un jet d'eau trop fort (turbulent) vers l'embout, peu d'eau va pénétrer à l'intérieur. Et inversement si le jet d'eau est calme (laminaire).
Concernant la rugosité des canaux, ça aurait tendance à destabiliser l'écoulement et à le rendre localement turbulent (petits tourbillons).
3) serait-il possible de vous adresser par email une publication anglosaxonne qui a effectué une revue de ces problèmes mais à mon sens en recopiant probablement des paragraphes de physiques sans véritablement expliquer les phénomènes
vous trouverez mon adresse sur mon profil sur ce site
j'espère vous éclairer
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