大幅振荡伸长 (LAOE) 稀释聚合物溶液
流体动力学
2025-01-22 v1 软凝聚态物质
摘要
本研究提出了大幅振荡伸长 (LAOE) 的实验框架，以探讨复杂流体的非线性材料性质。采用经优化的微流控梯形槽伸长流动仪，通过可编程的注射泵以振荡或脉冲正弦模式产生约均匀的平面伸长流动。运用微粒图像速度仪和同步压力下降测量，对时变流场和弹性应力响应进行分析。对于牛顿流体，观察到所加应变率与压力下降之间呈线性关系，覆盖宽广的振荡幅度和频率范围。相比之下，稀释聚合物溶液表现出显著偏离，出现额外压力下降，以及在 LAOE 循环中沿伸长轴和压缩轴平均应变率之间出现分歧。通过扫描广泛的 Weissenberg 数和 Deborah 数，我们识别出独特的 Lissajous 曲线，并确定振荡伸长下非线性临界条件。数值模拟假设均匀流动，支撑了实验发现，验证了微流控方法的稳健性。该研究表明，振荡伸长流用于探测软性材料的非线性流变行为具有实用性，为非线性流动条件下的材料伸长性质提供了定量洞察。
引用
@article{arxiv.2501.11950,
title = {Large Amplitude Oscillatory Extension (LAOE) of dilute polymer solutions},
author = {Steffen M. Recktenwald and Thomas P. John and Amy Q. Shen and Robert J. Poole and Cláudio P. Fonte and Simon J. Haward},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.11950},
year = {2025}
}