拉伸流下密集颗粒悬浮液的流变学

我们利用数值模拟研究了颗粒悬浮液在各类拉伸变形和简单剪切下的行为。计算了作为固体体积分数 $\phi$ 函数的粘度和特劳顿比（拉伸粘度与剪切粘度之比），逼近零惯性极限。无摩擦颗粒悬浮液在 $\phi$ 一直到 $\phi_0$（一种与变形类型无关的通用卡点）均遵循牛顿特劳顿比。相反，有摩擦颗粒导致依赖于变形类型的卡点体积分数 $\phi_m$，其在剪切流中最大。因此特劳顿比起始为牛顿值，但随 $\phi\to\phi_m$ 发散。我们通过考虑卡点处的颗粒排列来解释有摩擦颗粒悬浮液中的这一差异。无摩擦颗粒悬浮液在卡点处具有近似各向同性的微观结构，而摩擦允许形成更各向异性的接触链，使得在较低 $\phi$ 下即可卡点，但引入了协议依赖性。最后，我们提供证据表明粘性数流变学可从剪切推广至拉伸变形，对无摩擦颗粒的数据坍缩效果尤为成功。拉伸变形是悬浮液流变测量中的一类重要流动，与浆料加工、造粒和高性能材料密切相关。