受限剪切流中粘弹性液滴的变形与破裂

本文研究了受限剪切流中牛顿/粘弹性液滴的变形与破裂。我们的数值方法基于 Lattice-Boltzmann 模型 (LBM) 与有限差分方案的组合，前者用于模拟具有可变粘度比的两种不混溶流体，后者用于模拟聚合物动力学。聚合物动力学通过具 Peterlin 闭合的有限可扩展非线性弹性哑铃 (FENE-P) 粘弹性流体的本构方程引入。我们通过改变聚合物弛豫时间 $\tau_P$、聚合物的最大可扩展性 $L$ 以及受限程度（即液滴直径与间隙间距之比）来量化液滴响应。在无受限剪切流中，在所有研究情况下，液滴粘弹性对破裂临界毛细管数 $\mbox{Ca}_{\mbox{\tiny{cr}}}$ 的影响适中。然而，在受限条件下观察到不同的行为：粘弹性液滴的临界毛细管数会增加或减少，这取决于聚合物的最大伸长率，后者影响聚合物溶液的拉伸粘度。数值模拟中监测了力平衡以验证物理图像。