剪切旋转下浓悬浮液的流变学

浓非布朗悬浮液在剪切方向改变时表现出显著且 abrupt 的黏度下降，这由剪切反转(逆转)或正交叠加所揭示。本文中，我们引入一种实验装置来系统探究其对剪切旋转的响应，即突然将剪切主轴旋转一个角度 $\theta$，并用双轴力传感器测量剪切应力。我们的测量证实了在非稳态条件下对剪切阻力的瞬态下降的普遍性。此外，稳态下消失的正交剪切应力，呈现出不可忽略的值并具有丰富的 $\theta$ 依赖性，随固相体积分数 $\phi$ 发生定性变化，并导致对于小 $\phi$ 或大 $\phi$ 分别趋于减小或增强流动方向的力。这些实验发现由基于粒子的数值模拟和近期提出的本构模型所确认与解释。我们表明，正交应力的旋转角依赖性源于流体动力学应力与接触应力之间随 $\phi$ 变化的相互作用。