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Flow-induced anisotropic mechanical response of dense suspensions

Dense suspensions are complex fluids, like shampoo or concrete, with equal parts of particles and liquid. Large particles necessitate external forces for movement, causing mechanical properties to depend on shear history. This is... ver más

31/05/2026

CNRS

212K€

Presupuesto del proyecto: 212K€

Líder del proyecto

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE... No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

TRL 4-5

Ver 2 Participantes

Financiación concedida El organismo HORIZON EUROPE notifico la concesión del proyecto el día 2024-03-28

Línea de financiación objetivo El proyecto se financió a través de la siguiente ayuda:

HORIZON-MSCA-2023-PF-01-01: MSCA Postdoctoral Fellowships 2023

I+D

Cerrada hace 1 año

0% 100%

2 Participantes

CNRS

211.75K€ | Lider

UGA

N.D. | Participante

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27-11-2024: FUNDACION-EOI En las últimas 48 horas el Organismo FUNDACION EOI ha otorgado 2 concesiones

Duración del proyecto: 26 meses Fecha Inicio: 2024-03-28
Fecha Fin: 2026-05-31

Presupuesto del proyecto 212K€

Descripción del proyecto Dense suspensions are complex fluids, like shampoo or concrete, with equal parts of particles and liquid. Large particles necessitate external forces for movement, causing mechanical properties to depend on shear history. This is currently not understood nor well characterized and is a major obstacle for the modeling of its flows with quickly varying conditions, which are ubiquitous in industry (e.g. extrusion, drilling) or in nature (e.g. landslides). This project will unravel how flow history controls the mechanical response of suspensions. The viscosity of a suspension of hard particles under a quickly varying flow can be much smaller than a steady flow because the anisotropic microstructure is too slow to evolve and provide a strong resistance. For the same reason, a jammed suspension of soft particles can retain stresses even after flow stops. So far, only shear stress has been studied, and the microstructure-stress relation remains poorly characterized. Advanced particle-based simulations, considering hydrodynamics and complex contact physics, allow precise exploration of this relationship. Separately, a new generation of microscopics-informed constitutive models show great promise to predict the evolution of the stress under arbitrary flow history but remain tested only in limited setups. We aim at characterizing the full stress tensor response under shear rotations, i.e. model time-dependent flows where the strain axes are suddenly rotated. We will determine the contribution of hydrodynamics, elastic, frictional interactions to the response, and how these depend on particle softness. We will use our results as stringent tests for current constitutive models. The last goal is to achieve quantitative match with experiments performing shear rotations on suspensions of polystyrene (hard) and Carbopol (soft) performed by collaborators, which report intriguing observations of transient tangential stresses orthogonal to the flow direction.

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