粘弹性流体在振荡拉伸流中的聚合物应力增长及其在微生物运动中的应用
流体动力学
2019-06-21 v2
摘要
大幅步态粘弹性流体中波动游泳的模拟显示，聚合物弹性应力在游泳体尖端集中。我们利用一系列相关理论探究这些集中应力的起源。首先在给定粘弹性流体中振荡拉伸驻点处解析计算聚合物应力，分析确定了依赖于 Deborah 数（De）的 Weissenberg 数（Wi）转变：其下应力随 Wi 线性增长，其上应力随 Wi 指数增长。接着，在振荡四辊轧机几何中由数值模拟求得应力与速度，将模拟应力与解耦（给定流场）情形下的理论应力计算比较，观察到相似应力行为。粘弹性流体中时间可逆弯曲细丝尖端周围的流场沿粒子轨迹呈现振荡拉伸，应力响应表现出类似转变。但在高振幅、高 De 区，应力对流动的反馈导致非时间可逆的粒子轨迹，经历非对称拉伸与压缩，该区应力增长更显著。这些结果有助于解释以往关于大振幅游泳体大应力集中及游泳速度对 De 非单调依赖的观测。
引用
@article{arxiv.1904.01646,
title = {Polymer stress growth in viscoelastic fluids in oscillating extensional flows with applications to micro-organism locomotion},
author = {Becca Thomases and Robert D. Guy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.01646},
year = {2019}
}