椭球形颗粒在弹粘塑性流体中的沉降

通过直接有限元模拟，研究了在无惯性流动条件下，长椭球形颗粒在无界弹粘塑性（EVP）流体中的沉降动力学。采用 Saramito-Giesekus 本构方程对悬浮液进行建模。使用任意拉格朗日-欧拉公式处理颗粒运动。计算了长径比在 1 到 8 之间的椭球体的沉降速度、升力速度和角速度，并考察了初始取向、宾汉数和魏森贝格数的变化。与纯粘弹性情况类似，EVP 流体中的椭球体旋转直至其长轴与施加的力对齐。随着宾汉数增加，沉降速率单调降低，而角速度先增加后减小。由于椭球体在不同取向下受到的阻力不同，初始取向对颗粒的停滞有显著影响。椭球体周围的屈服和未屈服区域揭示，对于横向于力的颗粒，由于应力的快速空间衰减，屈服包络在尖端附近收缩，并且未屈服区域沿颗粒表面出现，类似于在球体前后观察到的固体帽。流体塑性增强了负尾迹现象，该现象在显著低于纯粘弹性情况的魏森贝格数下即可观察到。给出了长轴与力方向对齐的颗粒的阻力修正系数结果。