将等效GNF模型表述为描述FENE-P聚合物溶液流动的高效近似
流体动力学
2022-08-09 v1
摘要
分子本构模型，如用于聚合物溶液的FENE-P，已知在较大流速下存在收敛问题。在本研究中，我们探究了一种数值高效的基于GNF的FENE-P近似的可能性，其能紧密近似流场。首先，我们比较了FENE-P与等效GNF模型预测的流场。在这些研究中，我们考虑了球体绕流并选取Carreau-Yasuda模型作为代表性GNF。通过选择参数使黏度-剪切率依赖性相等，使其与FENE-P等效。我们的结果显示了GNF模型的严重缺陷，因其无法考虑链拉伸，尤其在驻点附近。接下来，通过构建等效GNF-X[Journal of Rheology 64, 493 (2020)]模型加入了拉伸分量对局部黏度的影响。即便如此仍未能捕捉应力与流动剖面的不对称性，并相对于FENE-P预测了两个驻点处非常大的应力。因此，我们提出了一种新颖的修正形式（记为GNF-XM），其成功捕捉了所有趋势。GNF-XM的阻力系数与所考虑所有流速下FENE-P的预测吻合良好。显著的是，使用GNF-XM求解流场所需的计算时间比FENE-P低约一个数量级，尤其在较高流速下。因此，我们成功构建了FENE-P的高效基于GNF的近似，其形式可推广至其他类似复杂的本构模型。
引用
@article{arxiv.2208.04239,
title = {Formulation of an equivalent GNF model as an efficient approximation for flow of polymer solutions described by FENE-P},
author = {Anirban Ghosh and Raghav Kumar and Indranil Saha Dalal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04239},
year = {2022}
}
备注
31 pages, 21 figures