聚合物溶液中涡环演化的实验研究
流体动力学
2019-12-02 v1 软凝聚态物质
摘要
我们开展了关于聚合物溶液对涡环形成与传播影响的实验。我们在不同浓度的水解聚丙烯酰胺（PAMH）水溶液中研究该效应。PAMH 的加入赋予溶剂依赖于剪切率的黏性与弹性。随着 PAMH 浓度增加，零剪切率黏度（）和无限剪切率黏度（）均增大。弛豫时间也随浓度增加而增大。我们使用活塞-圆柱机构在玻璃槽中生成涡环，并利用粒子图像测速（PIV）测量涡环属性，如环位置、环环量、涡量、动能和峰值涡度。实验通过（1）匹配冲量，以及（2）匹配雷诺数进行。我们表明，在恒定冲量下，PAMH 溶液中的涡环属性偏离牛顿水的情况。随着 PAMH 溶液浓度增加，对水的偏离也增大。我们进一步在水中通过匹配 PAMH 溶液对应于 和 的极限雷诺数进行实验。我们发现，虽然 PAMH 溶液的环量在较长时间内介于两个极端雷诺数匹配的水实验的环量曲线之间，但涡量与峰值涡度并非如此。我们将此行为归因于 PAMH 溶液中涡环核内涡度分布的改变。我们还研究了聚合物溶液对形成数的影响。我们发现即使是在聚合物溶液中，形成数也保持不变。我们还利用平面激光诱导荧光（PLIF）展示了环反转现象。
引用
@article{arxiv.1911.12652,
title = {Experimental investigation of vortex ring evolution in polymer solution},
author = {Swastik Hegde and Shashank H J and K R Sreenivas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.12652},
year = {2019}
}