稠密乳液的拉格朗日统计
软凝聚态物质
2023-07-27 v1 流体动力学
摘要
稠密稳定乳液的动力学呈现出丰富的现象，包括混沌乳化、非牛顿流变学以及静止状态下的老化动力学。宏观流变学源于复杂的液滴微观动力学，而液滴动力学又通过流体动力学应力与界面应力的竞争作用受到宏观流动的影响，从而产生了弹塑性效应、扩散、破裂与聚并事件相互交织的复杂图景。这种紧密的多尺度耦合，加上在流动下实验研究液滴的艰巨挑战，阻碍了对稠密乳液动力学的理解。我们展示了稠密稳定乳液的三维数值模拟结果，解析了单个液滴的形状与动力学以及宏观流动。我们研究了液滴弥散统计，测量了在搅拌与老化状态下改变浓度时液滴位移与速度的概率密度函数（PDF）。我们提供了浓缩乳液中相对液滴-液滴间距 PDF 与液滴加速度 PDF 的首次测量，后者在体积分数增大至堵塞点以上时变得强烈非高斯。当液滴相互接触时产生的协同效应，被认为是搅拌与老化两种状态下长时间下均方位移与成对间距反常超扩散行为的成因。这种超扩散行为反映在非零高斯成对间距 PDF 中，其在老化状态下的解析形式通过理论论证进行了研究。本工作为在稠密稳定乳液中建立拉格朗日动力学与流变学之间的联系铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2307.14184,
title = {Lagrangian statistics of dense emulsions},
author = {Ivan Girotto and Andrea Scagliarini and Roberto Benzi and Federico Toschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.14184},
year = {2023}
}