非连续剪切增稠流体的微观结构光滑粒子流体动力学模型与模拟
流体动力学
2023-11-27 v1
摘要
尽管近期对非连续剪切增稠(DST)行为兴趣浓厚，但极少有计算工作探讨这些流体丰富的流体动力学。本文首次在光滑粒子流体动力学(SPH)模拟中实现了微观结构DST模型。该标量模型在SPH格式中实现，并在两种流动几何中进行了测试。探究了局部与非局部微观结构效应的三种不同比值：弱、中等和强非局域性。强和中等情形与通过Wyart–Cates (WC)模型构建的流动曲线高度吻合，其中中等情形表现出条带图案。弱非局域性产生了应力分裂不稳定性，导致不连续的应力场且与WC模型吻合较差。应力分裂的机理已通过局部微观结构演化与应力控制格式的相互作用进行了探究和语境化。在体积力驱动的槽道流中获得的流速剖面与解析解高度吻合，产生了对应于典型S曲线的上凸拐点。在递增驱动力下进行的模拟表现出流量下降。我们表明，即便简单的标量模型也能捕捉DST材料的一些关键特性，为进一步SPH研究不稳定性与图案形成奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2311.13759,
title = {Microstructural Smoothed Particle Hydrodynamics Model and Simulations of Discontinuous Shear-Thickening Fluids},
author = {Peter Angerman and Sagaya Prasanna Kumar and Bjornar Sandnes and Ryohei Seto and Marco Ellero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.13759},
year = {2023}
}