使用叶片工具的流动与异质性：磁共振成像测量

我们研究了叶片-杯几何结构中各种材料的局部流动特性。我们使用磁共振成像技术测量了流动的牛顿流体、屈服应力流体以及屈服应力流体中非胶体颗粒的浓悬浮液中的速度和颗粒浓度。在牛顿流体中，我们观察到$\theta$平均应变率分量$d_{r,\theta}$在间隙中随半径的平方倒数减小，这与库埃特类比一致。这使得可以直接比较（无需端部效应修正）叶片和库埃特几何结构中的剪切阻力。在这里，叶片-杯几何结构中的平均剪切应力略低于相同尺寸的库埃特池中的值，并且略高于叶片嵌入无限介质中的情况。我们还观察到，流动深入叶片之间的区域，导致显著的拉伸流动。在屈服应力流体中，与基于文献中模拟结果的通常接受图像相反，我们发现低速时在叶片附近被剪切的材料层不是圆柱形的。因此，在分析中应考虑显著的剪切拉伸分量。最后，令人惊讶的是，在悬浮液中，我们观察到在剪切材料与叶片之间作为刚体运动的材料之间的界面处，迅速出现一层由纯间隙屈服应力流体组成的薄的非圆柱形滑移层。这一特征可归因于非胶体颗粒围绕叶片边缘的非对称轨迹。这一重要的新观察结果与叶片工具可防止滑移的普遍看法尖锐矛盾，并可能妨碍使用叶片工具研究含有大颗粒的糊状材料的流动。