脊状几何结构在Couette系统中诱导轴向流涡旋

屈服应力流体具有一个临界应力，超过该应力材料开始流动。通常，屈服应力行为由Herschel-Bulkley（HB）模型描述，该模型假设屈服应力为恒定材料参数。目前尚不清楚同时叠加一个与主流动方向正交的、表现出HB行为的流动，是否会影响屈服应力并使其变为流速依赖或场依赖。因此，理解两个正交方向的流动如何共同影响流体的屈服行为至关重要。在本工作中，我们展示了壁面图案化可用于同时生成两个正交方向的流动。我们发现这些正交流动之间存在可测量的相互影响。我们通过在具有角度脊状结构的同心圆柱几何构型中对标准牛顿流体和两种常见屈服应力流体进行剪切，在流变仪中诱导了空间变化的二次流动。我们通过常规流变学测量，测量了不同角度脊状结构对应的法向力随转速的变化。我们还采用流变-MRI对流动场进行成像，以直接测量流体在脊状几何粗糙边界中的渗透深度。最后，我们将渗透深度与轴向流动相关联，在不同几何构型、不同施加转速和不同流体类型下进行分析，以证明屈服应力流体中的两个流动方向确实彼此显著相关。