弹粘塑性材料中牛顿液滴的浮力驱动运动

本文理论研究了屈服应力材料中粘性液滴的浮力驱动运动，引入了由Saramito-Herschel-Bulkley本构方程表征的弹性效应。我们使用开源有限体积求解器求解控制方程，并利用流体体积法(VOF)精确捕捉两种流体之间的界面。为验证数值方法，我们将结果与先前实验和数值研究的数据进行了对比。我们发现终端速度和液滴形状方面均取得了定量一致，证实了模型及其数值解的准确性。特别地，我们观察到将弹性效应纳入连续相建模对于预测实验中报道的现象至关重要，例如沉降液滴后方流场的反转（即负尾流）或泪滴形的形成。由于连续相的弹粘塑性特征，我们发现小液滴会因浮力不足以使周围材料液化而被捕获。我们使用两种不同的协议研究捕获条件，由于毛细作用与弹塑性之间的相互作用，这两种协议产生了不同的结果。最后，我们进行了广泛的参数分析，评估流变学参数（屈服应力、弹性模量和界面张力）对沉降动力学的影响。