连续剪切增稠流体在圆形微管中入口流动的数值分析
流体动力学
2023-12-27 v2
摘要
因其固有特性，在工程应用中使用剪切增稠流体（STFs）引发了人们对开发能量耗散系统的兴趣，例如阻尼装置或减震器。Rheinforce 技术通过将填充 STFs 的微流控通道嵌入支架材料中，实现定制化的能量耗散复合材料。使用微流控通道的原因之一是可对其形状进行数值优化以控制压降（亦称整流器）；从而通过控制压降，可调控黏性效应所耗散的能量。受冲击时，流体被迫流经微通道，经历典型的入口流动直至达到充分发展流动。对牛顿流体而言，入口流动占总压降中不可忽略的比例已是共识；因此，分析 STFs 在入口区域的流动对 Rheinforce 复合材料的精确设计至关重要。此前已对采用幂律模型建模的剪切增稠流体进行过数值分析；然而由于该本构模型表征的是介于两端黏度平台值之间持续增长的黏度，并不能代表剪切增稠流体典型的呈三区段形状（ thinning-thickening-thinning，即剪切变稀-剪切增稠-剪切变稀）的黏度曲线。本文首次分析了这三区段对轴对称管道中入口流动的影响。针对四种由气相二氧化硅纳米颗粒分散于聚丙二醇中、浓度各异（7.5-20wt%）的 STFs，采用 Khandavalli 等人 [1] 的模型进行了二维数值模拟。
引用
@article{arxiv.2305.05306,
title = {Numerical analysis of the entry flow for continuous shear thickening fluids in circular microtubes},
author = {Miguel Montenegro and Francisco J. Galindo-Rosales},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.05306},
year = {2023}
}