高溶剂粘度下 viscoelastic 流体中颗粒迁移的反转
流体动力学
2024-04-29 v1
摘要
不平衡的正常应力导致颗粒在受压的 viscoelastic 流动中横向迁移, 为微流控器件中的颗粒操控提供了可能。理论预测与实验证据一致, 表明颗粒迁移 towards 流动的中心线。然而, 这些论点已被实验和数值研究挑战, 揭示了对于 viscoelastic shear-thinning 流体, 颗粒迁移方向可能发生反转。然而, viscoelastic 液体的一个重要性质尚未得到充分探索, 即溶剂粘度与溶剂和聚合物粘度之和之比, 记为 。我们计算了在 Oldroyd-B 本构方程下, 对于 freely 流动圆柱在二维 Poiseuille 流中的升力系数。我们展示了随着 值增加, 从负值（中心线迁移）到正值（壁面迁移）的升力系数发生了转变。类似于惯性升力, 升力系数符号的变化与颗粒旋转速度在 viscoelastic 与 Newtonian 情况之间的突变（尽管较小）的变化密切相关。我们建立了一个与 Weissenberg 数成比例的升力系数缩放定律, 如预期, 但也与 viscoelastic 与 Newtonian 情况下颗粒旋转速度差异成比例。若颗粒旋转速度快于 Newtonian 情况, 则迁移 towards 壁面; 反之, 若颗粒旋转速度慢于 Newtonian 情况, 则迁移 towards 流道的中心线。最终, 我们在微流控狭缝中的实验确认了对于具有高粘度比的 viscoelastic 流体, 颗粒迁移 towards 壁面。
引用
@article{arxiv.2404.17213,
title = {Reversal of particle Migration for viscoelastic solution at high solvent viscosity},
author = {Xavier Salas-Barzola and Guillaume Maîtrejean and Clément de Loubens and Antoine Naillon and Enric Santanach Carreras and Hugues Bodiguel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.17213},
year = {2024}
}