黏弹性对微流控T型结中液滴动力学及断裂的影响：格子玻尔兹曼研究

通过改变毛细数($\mbox{Ca}$)，即改变界面处黏性力与表面张力之间的平衡（直至$\mbox{Ca} \approx 3 \times 10^{-2}$），利用稀聚合物溶液的数值模拟，研究了黏弹性对微流控T型结中流体细丝动力学和断裂的影响。此处将基于格子玻尔兹曼模型(LBM)的溶剂纳维-斯托克斯(NS)描述与Peterlin提出的有限可拉伸非线性弹性哑铃本构方程（FENE-P模型）耦合。我们展示了三维模拟结果，其$\mbox{Ca}$范围足够宽泛以表征受限T型结中破裂的三种特征机制，即${\it squeezing}$（挤压）、${\it dripping}$（滴落）和${\it jetting}$（喷射）状态。改变FENE-P本构方程的各种模型参数，包括聚合物弛豫时间$\tau_P$和有限可拉伸参数$L^2$，以定量给出黏弹性如何影响动力学和断裂特性。我们将分析${\it Droplet ~Viscoelasticity}$（液滴黏弹性，DV）情形（黏弹性性质局限于分散相(d)）以及${\it Matrix ~Viscoelasticity}$（基质黏弹性，MV）情形（黏弹性性质局限于连续相(c)）。本研究考虑了两相的适中流率比$Q \approx {\cal O}(1)$。总体而言，我们发现MV情形下的影响更为显著，因为驱动新生细丝上游断裂过程的流动会受到聚合物应力的明显扰动。