均匀剪切流下稀薄颗粒悬浮液的非牛顿流体动力学
软凝聚态物质
2015-12-03 v2
摘要
本文研究低密度气固悬浮液中具有零热通量的稳态剪切层流（通常称为“均匀剪切流”）。固体颗粒被建模为发生非弹性碰撞的光滑硬球气体，而周围间隙流体对颗粒动力学的影响则通过体积曳力来模拟，这属于悬浮液流变模型的范畴。该模型通过三种不同但互补的途径求解：其中两种为理论途径（应用于相应玻尔兹曼方程的Grad矩方法，以及适用于颗粒悬浮液的动理学模型的精确解），另一种为计算途径（玻尔兹曼方程的蒙特卡罗模拟）。与以往关于颗粒剪切悬浮液的研究不同，我们在Grad解中纳入了与动量传递相关的碰撞矩中应力张量的非线性项。这一理论改进使我们能够检测并评估垂直于层流平面的法向应力差。此外，动理学模型的精确解给出了速度分布函数的速度矩的显式形式。我们的理论结果与数值结果的比较表明，对于相当强的非弹性以及表征黏性曳力的（无量纲）摩擦系数不太大的情况，非牛顿流变性质、峰度（分布函数的四阶速度矩）以及动理学模型的速度分布总体上吻合良好。这证明了我们解析结果的准确性，使我们能够在全文中详细描述具有零热通量的颗粒悬浮液的流动动力学。
引用
@article{arxiv.1507.01966,
title = {Non-Newtonian hydrodynamics for a dilute granular suspension under uniform shear flow},
author = {Moisés G. Chamorro and F. Vega Reyes and V. Garzó},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.01966},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 11 figures (v1); 16 pages and 9 figures (v2, important revisions); to appear in Phys. Rev. E