高度纠缠聚合物和蛛丝网络中的弹性湍流

我们在理论上表明，一个初始均匀的平面 Couette 流的共聚物流在两个广泛使用的本构模型中——Johnson-Segalman 模型和 Rolie-Poly 模型中，对二维(2D)扰动具有线性不稳定性。我们在 2D 中对两个模型进行直接非线性仿真，显示这种不稳定性导致由几个狭窄剪切带组成的弹性湍流状态，这些带 dynamically 合并、分裂和相互作用。重要的是，我们表明，这种 2D 不稳定性不仅出现在具有非单调本构曲线的流体中（因此在 1D 计算中显示剪切分带），也出现在单调本构曲线的剪切稀薄流体中，后者的初始均匀基态在 1D 中是稳定的。对于前者类别，高剪切支分支本构曲线在两个模型中都不稳定，因此高剪切带可能是湍流。 在 Rolie-Poly 模型中，低剪切支分支也同样不稳定。我们的工作为高度纠缠聚合物流体中的弹性湍流提供了首个仿真证据。它还可能解释了在剪切分带蠕变 chaotic 状态中看到的实验现象。我们 additionally 在平面 Poiseuille 几何中展示了两种模型中的弹性湍流。