剪切流下牛顿介质中弹黏塑性液滴的动力学
流体动力学
2021-10-28 v1
摘要
本文采用有限差分与水平集方法结合 Saramito 弹黏塑性（EVP）流体模型，通过三维直接数值模拟研究了浸没于牛顿流体平面剪切流中的单个 EVP 液滴的动力学。该模型产生屈服应力行为，其中材料的未屈服态描述为 Kelvin-Voigt 黏弹性固体，屈服态描述为黏弹性 Oldroyd-B 流体。模拟了初始为固体的 Carbopol 液滴在逐级增大的剪切率下的屈服过程。我们进而考察无量纲参数在屈服过程中的作用；特别是宾汉数（）、毛细数（）、魏森贝格数（）以及溶剂与液滴总黏度之比。我们发现所有这些参数（不仅限于 ）都对液滴动力学有显著影响。数值模拟预测液滴内部未屈服区域的体积随 和 增大而增大，而在低 和低 下随 增大而减小。获得了用于根据 和 预测屈服、未屈服及部分屈服模态的新相图。通过考察液滴界面附近的应力，研究并解释了液滴变形。 和 对变形有复杂依赖关系。在低 下，液滴变形随 增大呈非单调行为；相反，在中高 下，液滴变形始终随 增大而增大。此外，发现变形随 以及溶剂与总液滴黏度比的增大而增大。建立了一个简单的常微分方程模型来解释数值上观察到的各种行为。所得结果与分散相中黏弹性总是抑制变形的启发式观点相反。
引用
@article{arxiv.2110.14278,
title = {Dynamics of an elastoviscoplastic droplet in a Newtonian medium under shear flow},
author = {Daulet Izbassarov and Outi Tammisola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.14278},
year = {2021}
}