均匀剪切流中浸入分子气体的颗粒物质的流变学

我们确定了浸入分子气体中的稀薄非弹性硬球气体的非牛顿输运性质。我们假设颗粒气体足够稀薄，因此分子气体的状态不受固体颗粒存在的扰动。在这种情况下，可将分子气体视为给定温度下的弹性硬球浴（或恒温器）。此外，尽管颗粒的数密度非常小，我们在其动力学方程中考虑了颗粒之间的非弹性碰撞。系统（颗粒气体加弹性硬球浴）受到简单（或均匀）剪切流（USF）作用。在低密区，通过Grad矩方法求解Boltzmann动力学方程来确定颗粒气体的流变性质。这些性质被证明是剪切率和系统其余参数的高度非线性函数。我们的结果表明，当质量比$m/m_g$（$m$和$m_g$分别为颗粒和气体粒子的质量）足够大时，动力学颗粒温度和非牛顿粘度呈现不连续剪切增稠（DST）效应。该效应随质量比$m/m_g$增大而变得更显著。特别地，在布朗极限（$m/m_g\to \infty$）下，此处推导的非牛顿输运性质表达式与先前通过粗粒化方法（其中气相通过对颗粒的有效力起作用）获得的结果一致。理论结果与计算机模拟进行比较，显示出极好的一致性。