三维微收缩中粘弹性不稳定性的显微层析 PIV 测量
流体动力学
2021-04-26 v1
摘要
粘弹性流体流经突缩平面收缩几何结构，当 Weissenberg 数（Wi）超过某一阈值时，众所周知会在收缩平面上游变得不稳定：中心射流脱离壁面并在钝角角落形成涡旋。此处，我们首次考虑微加工玻璃方-方收缩几何结构中的三维（3D）粘弹性收缩流。我们采用最先进的显微层析粒子图像测速仪，对稀聚合物溶液在宽范围 Wi 但可忽略 Reynolds 数下驱动通过该几何结构所产生的 3D 粘弹性不稳定性进行时间分辨体量化表征。基于观测，我们描述了关于 3D 微收缩上游因流向收缩的射流而形成的弹性涡旋的生长、传播与瞬态动力学的新见解。在低 Wi 下，我们观察到涡旋随 Wi 增大而生长，随后出现此前未报道的涡旋生长平台区。在平台区内，涡旋绕射流环流，其周期随 Wi 减小而振幅与 Wi 无关。此外，我们报道了新的面外非对称射流行为，其对 Wi 具有相位依赖性。最后，我们解析应变率张量 D，并将 D 中的局部梯度归因为射流尾流中流体因应变硬化而产生环流的根本驱动因素。
引用
@article{arxiv.2104.11460,
title = {Microtomographic PIV measurements of viscoelastic instabilities in a 3D micro-contraction},
author = {Daniel W. Carlson and Amy Q. Shen and Simon J. Haward},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.11460},
year = {2021}
}