基于光学相干断层扫描的黏弹性流体在微通道内颗粒流实验研究
流体动力学
2023-02-28 v1
摘要
考虑到非牛顿流体对施加于流体整体的局部剪切的非线性响应，由于颗粒上受力分布不平衡，颗粒初始准均匀分布也可能发生改变。本研究针对矩形截面为1×3.25 mm的直微通道中黏弹性流体（VEFs）的流动，考察此类颗粒迁移。使用了浓度为210和250 ppm的聚丙烯酰胺聚合物，该聚合物的重质、线性、长链结构为流体引入弹性。流动测量采用最先进的光学相干断层扫描（OCT）以2D采集和多普勒模式（D-OCT）进行，以同时解析断层速度场以及颗粒通过监测截面的过程。通过本手稿中实验方法的实施，展示了使用OCT处理该问题的能力和便利性，因为上述所获数据若用其他方法等效获取，需同时使用粒子图像测速（PIV）获取环境介质速度场，以及拉格朗日粒子追踪（LPT）方案识别和追踪颗粒位置。速度场在深度方向空间分辨率为2.58um，通过亚像素图像处理实现了颗粒的高精度定位。实验结果与统计计算结合，例如颗粒频繁出现截面的概率分布函数（PDF），以解释潜在物理机制。
引用
@article{arxiv.2302.13050,
title = {Experimental Investigation on Particle-Laden Flows of Viscoelastic Fluids in Micro-Channels Using Optical Coherence Tomography},
author = {Kasra Amini and Gustaf Martensson and Outi Tammisola and Fredrik Lundell},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13050},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 5 figures, presented in the Nordic Rheology Conference (NRC2022), published in the Annual Transactions of the Nordic Rheology Society, Vol. 30, 2022