用纤维素纳米晶体描绘泰勒涡：超临界谱动力学
流体动力学
2024-04-22 v1
摘要
我们首次利用纤维素纳米晶体 (CNC) 悬浮液固有的剪切诱导双折射和液晶特性进行流动可视化，研究了定制泰勒 - 库埃特 (Taylor-Couette) 流动池中 CNC 悬浮液的流动稳定性及时空谱动力学。分析是在独立旋转圆柱体的恒定斜坡速度输入下进行的，涵盖了从仅内筒或外筒旋转到三种反向旋转情况的多种工况。所有 CNC 悬浮液均具有可测量的弹性和剪切变稀特性，且两者均随 CNC 浓度增加而增强。我们表明，记录的流动模式本质上类似于牛顿流体，非牛顿效应表现为波数减小或改变不稳定模式 onset 的临界参数。外筒旋转工况对所有浓度均保持稳定，而内筒旋转工况则转变为轴对称和方位角周期性二次流。然而，不稳定的反向旋转工况会变得对不对称螺旋模式不稳定。随着 CNC 浓度增加，在一种反向旋转工况中发现方位角周期性波动图案转变为不对称螺旋模式。与具有类似低到中等弹性和剪切变稀特性的聚合物溶液相比，CNC 悬浮液的剪切变稀区域预计会导致手性向列相的破坏，其弹性常数构成了主导的结构弹性机制。因此，我们将 CNC 悬浮液的泰勒 - 库埃特稳定性解释为由其剪切变稀特性主导，这是由于在非线性流动条件下预期会丧失弹性所致。
关键词
引用
@article{arxiv.2401.00501,
title = {Painting Taylor vortices with cellulose nanocrystals: supercritical spectral dynamics},
author = {Reza Ghanbari and Sajjad Pashazadeh and Kesavan Sekar and Kim Nygård and Ann Terry and Marianne Liebi and Aleksandar Matic and Roland Kádár},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.00501},
year = {2024}
}