大固相分数下双分散与多分散悬浮液的流变学

在相同固体体积分数下，与单分散悬浮液相比，双分散和多分散悬浮液表现出更低的黏度以及更弱的法向应力响应。与粒径分布相关的黏度降低可由最大可流动或阻塞固体分数 ${\phi}_m$ 的增加来解释。本工作中，我们在强剪切下模拟稠密悬浮液，其中热运动与排斥力可忽略，但允许粒子以粒子间摩擦系数 ${\mu} = 0.2$ 发生轻度摩擦接触。首先重访双分散悬浮液流变学的若干方面，以确认该方法能复现既有趋势；对大、小粒子半径比 $\delta = 2$ 至 4 的双分散悬浮液的研究表明，黏度最小值出现在 ${\zeta}$ 略高于 0.5 处，其中 $\zeta = {\phi}_l/{\phi}$ 为大粒子所占总固体体积的分数。我们模拟了具有截断正态和对数正态粒径分布的多分散悬浮液的简单剪切流，以及与这些多分散情形在粒径分布三阶矩以内统计等价的双分散悬浮液，并提取其流变学性质。先前工作表明，具有等价低阶矩的此类分布具有相似的 ${\phi}_m$，且正态、对数正态与双分散情形下的流变行为在很宽的粒径标准差范围内均高度一致，依赖于 ${\phi}/{\phi}_m$ 的函数型标准关联式与模拟所得流变学极为吻合。双分散与多分散悬浮液在黏度与法向应力响应上的高度一致，表明了最大堆积分数在非胶体悬浮液中的控制性影响。