Viscoplastic fluid flow in irregular eccentric annuli due to axial motion of the inner pipe

Fully developed axial laminar flow of viscoplastic Herschel-Bulkley fluids in eccentric annuli between two pipes has been investigated numerically. The pipes are closed at one end and flow is due to the axial motion of the inner pipe. The annuli may be filly open or partially blocked. General non-orthogonal, boundary-fitted curvilinear coordinates have been used to accurately model the irregular annular geometry due to the presence of a flow blockage. A computer code has been developed using a second-order finite-difference scheme. An exponential model for the shear stress, valid for both yielded and unyielded regions of the flow, is used in the computation. The effects of generalized Bingham number, flow behavior index, eccentricity, and blockage height on the pressure gradient or the surge pressure have been studied and the results are presented in dimensionless form. The pressure gradient is found to decrease with increasing eccentricity. For a partially blocked eccentric annulus the pressure gradient is found to decrease with an increase in the blockage height. On a etudie numeriquement l'ecoulement laminaire axial completement developpe de fluides viscoplastiques d'Herschel-Bulkley dans des espaces annulaires eccentriques entre deux conduits. Les conduits sont fermes a une extremite et l'ecoulement est dǔ au deplacement axial du conduit interieur. L'espace annulaire peut ěre entierement ouvert ou partiellement bloque. On a utilise des coordonnees curvilineaires general, adapees au contour et non ortho-gonales, afin de modeliser avec precision la geometrie annualire irreguliere due a la presence d'un blocage de l'ecoulement. Un programme de calcul base sur un schema de differences finies du second ordre a ete mis au point. On utilise dans le calcul un modele exponentiel pour la contrainte de cisaillement, qui est valable autant pour la region cisaillee que non cisaillee. Les effets du nombre de Bingham generalise, de l'indice de comportement de l'ecoulement, de l'ec-centricite et de la hauteur du blocage sur le gradient de pression ou la surpression ont ete etudies et les resultats sont presentes sous forme adimensionnelle. On a trouve que le gradient de pression diminuait avec l'augmentation de l'ec-centricite. Pour un espace annulaire eccentrique partiellement bloque, on a trouve que le gradient de pression diminuait avec une augmentation de la hauteur de bloquage.