重新审视杆爬流变测量法

复杂流体自由表面沿细旋转杆爬升的杆爬或Weissenberg效应，是一项流行且令人信服的实验，证明了聚合物流体中弹性的存在。界面形状取决于旋转速率、流体弹性、表面张力和惯性。通过在低旋转速率极限下求解二阶流体的运动方程，得到了界面偏转与流体材料函数（具体为第一和第二法向应力差）之间的数学关系。该关系过去被用于测量爬升常数——即低惯性极限下由杆爬实验观测得到的第一（$\Psi_{1,0}$）和第二（$\Psi_{2,0}$）法向应力差系数的组合。然而，此类观测与现代扭转流变仪能力之间缺乏定量的调和。为此，我们将杆爬实验与来自商用流变仪的小振幅振荡剪切流测量和第一法向应力差稳态剪切测量相结合，以量化一系列聚合物溶液的两个法向应力差值。此外，通过保留常被忽略的惯性项，我们表明即使流体实际经历杆降，也可测量爬升常数$\hat{\beta}=0.5\Psi_{1,0}+2\Psi_{2,0}$。考虑弹性与惯性效应竞争的爬升条件准确预测流体将发生杆爬还是杆降。本研究给出的分析与观测确立了旋转杆流变仪作为在低剪切速率（常低于商用流变仪灵敏度极限）下测量聚合物流体法向应力差的理想候选方法。