中等密度颗粒二元混合物动力学理论的评估:剪切黏度系数
统计力学
2023-02-23 v2
摘要
考虑两种不同的动力学理论[J. Solsvik和E. Manger (SM理论), Phys. Fluids 33, 043321 (2021)以及V. Garzó, J. W. Dufty和C. M. Hrenya (GDH理论), Phys. Rev. E 76, 031303 (2007)]来确定光滑硬球组成的中等密度颗粒二元混合物的剪切黏度η。该混合物承受简单剪切流,并受外驱动力(高斯恒温器)加热,该力精确补偿碰撞中耗散的能量。Enskog动力学方程组是获得η对混合物控制参数——固相分数、浓度、质量比与直径比以及法向恢复系数——依赖关系的出发点。SM理论中η的表达式基于各组分速度分布函数均为麦克斯韦分布的假设,而GDH理论通过Chapman–Enskog方法对剪切率一阶求解Enskog方程。为评估两种动力学理论的精度,采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法对Enskog方程作数值求解。模拟针对简单剪切流下的混合物进行,并使用恒温器控制冷却效应。鉴于SM理论预言剪切黏度的动力学贡献为零,理论与模拟的比较本质上是在剪切黏度碰撞贡献η_c的层面进行。结果清楚表明,在恢复系数、体积分数以及混合物参数(质量、直径和浓度)的广泛取值范围内,GDH理论远比SM理论与模拟相符。
引用
@article{arxiv.2211.05084,
title = {Assessment of kinetic theories for moderately dense granular binary mixtures: Shear viscosity coefficient},
author = {Moisés García Chamorro and Vicente Garzó},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05084},
year = {2023}
}
备注
14 pages; 5 figures; to be published in Phys. Fluids