受限气泡在剪切稀化流体中运动的实验观测
流体动力学
2022-12-21 v1
摘要
长气泡在受限毛细管中的运动广泛存在于众多工程和生物应用中。尽管牛顿流体中管壁附近沉积薄黏性液膜的理解已较为成熟，但在常见非牛顿流体中的沉积动力学仍研究甚少。在此，我们通过系统实验研究受限气泡在剪切稀化流体中的动力学，考虑零剪切速率黏度，将零剪切速率毛细数 在 范围内变化。我们测量了沉积液膜厚度、气泡速度以及气泡前/后弯月面，并基于适当的流变模型与近期理论研究进行了合理化分析。与牛顿流体相比，当剪切稀化效应占主导时，羧甲基纤维素和 Carbopol 溶液的液膜厚度均减小。我们表明，考虑如 \citet{picchi2021motion} 所提出的液膜特征剪切速率，液膜厚度遵循 \citet{aussillous2000quick} 的有效毛细数 标度律。 由 Carreau-Yasuda 流变模型的 Carreau 数和幂律指数计算。剪切稀化效应也影响气泡速度，并延迟气泡前、后弯月面中向抛物区的转变。特别地，气泡表面高度起伏导致后弯月面复杂的后部黏度分布，实验与理论间的偏差可能需要进一步研究以解析轴向速度场。我们的研究可推进涉及薄液膜流动和非牛顿流体的涂覆过程的基础认知与工程指导。
引用
@article{arxiv.2211.08670,
title = {Experimental observation of a confined bubble moving in shear-thinning fluids},
author = {SungGyu Chun and Bingqiang Ji and Zhengyu Yang and Vinit Kumar Malik and Jie Feng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.08670},
year = {2022}
}