剪切粗糙颗粒悬浮液模型中流体动力摩擦的参数化
软凝聚态物质
2022-03-15 v1
摘要
我们提出一种方法来参数化悬浮流中近接触粗糙球体间流体动力摩擦的粗粒化模型。表面粗糙度引起的摩擦阻力主要改变粗糙颗粒的滑动和滚动运动模式。我们采用包含近场成对阻力模型的Stokes动力学模拟，该模型考虑了这些增强的摩擦模式，以计算剪切流中的颗粒轨迹。在此模型中，平滑球体的滑动和滚动运动阻力从弱发散的log形式增强为粗糙球体的强发散形式，以解释表面微凸体间挤压流带来的额外阻力，其中为颗粒间平均表面间距。我们利用反映一对粗糙颗粒Stokes阻力张量正定性的不等式约束，确定了不同运动模式阻力增强相对大小的新界限。通过对剪切流中颗粒对的模拟，我们计算了颗粒对中心连线角转速的简单模型，作为其在剪切流中取向以及流体动力阻力模型自由参数（摩擦耦合强度和摩擦耦合范围）的函数。当稀粗糙颗粒悬浮液承受线性剪切流时，可通过将模型中颗粒对旋转速率与实验观测匹配来推断真实世界粗糙颗粒的和值。同一模型用于计算粗糙颗粒悬浮液高频黏度的流体动力贡献。对于不同的和，我们观察到黏度随的不同而呈现不同发散。
引用
@article{arxiv.2203.06300,
title = {Parameterization of hydrodynamic friction in a model for sheared suspensions of rough particles},
author = {Madhu V. Majji and James W. Swan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06300},
year = {2022}
}