流体粘弹性抑制由电动力学不稳定性引起的混沌对流与混合
流体动力学
2022-08-17 v1
摘要
当两种不同电导率的流体在电场作用下于微流控器件中并排输运时，在施加电场强度与电导率比的某些临界值之后，常会产生电动力学不稳定性(EKI)。许多先前的实验与数值研究表明，若流体为牛顿流体，该现象会导致微器件内出现混沌流场，从而促进两种流体的混合。然而，本数值研究表明，若流体为粘弹性而非牛顿流体，则这种由电动力学不稳定性引起的混沌对流可被抑制。具体而言，我们观察到，随着 Weissenberg 数(弹性力与粘性力之比)逐渐增大、以及聚合物粘度比(溶剂粘度与聚合物溶液零剪切速率粘度之比)逐渐减小，在本研究涵盖的条件范围内，T 型微流控结点内的混沌波动减弱。我们证明，这种混沌运动的抑制是由于两流体界面处形成了高弹性应力丝。我们进一步表明，这种混沌波动(尤其是展向波动)的抑制阻碍了两种粘弹性流体的混合。因此，当计划利用 EKI 现象来混合此类粘弹性流体时，需谨慎对待。我们的观测与针对这类粘弹性流体所进行的有限实验研究一致。
引用
@article{arxiv.2205.08735,
title = {Fluid viscoelasticity suppresses chaotic convection and mixing due to electrokinetic instability},
author = {C. Sasmal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.08735},
year = {2022}
}