剪切稀化流体压力驱动流中球椭体的动力学

剪切稀化流体无惯性流中的颗粒是生物学、生态学与微流控中若干系统的模型表征。本文分析剪切稀化流体压力驱动流中球椭体的运动。剪切稀化流变由 Carreau 模型刻画。我们结合微扰技术与互易定理来刻画长球与扁球椭体的运动学。采用两种微扰策略：一种在近零剪切牛顿平台附近，另一种在无限剪切牛顿平台附近。在两极限下，我们发现有效粘度的降低会减小压力驱动流中球椭体的转动周期。剪切稀化改变运动学的程度是颗粒形状的函数。对长球颗粒，剪切稀化效应在椭体投影轴沿速度梯度方向时最显著；对扁球颗粒，效应在投影轴沿流动方向时最显著。最后，我们将压力驱动流中球椭体的翻滚行为与简单剪切流中的作比较。压力驱动流中周期随 Carreau 数单调下降，而剪切流中趋势非单调：周期先在低 Carreau 数上升，后在高 Carreau 数下降。剪切稀化并未消除 Jefferey 轨道的简并性。