非牛顿流体挂壁流的稳定性分析
流体动力学
2015-09-18 v1
摘要
本文从理论上研究了旋转水平圆柱内粘弹性薄膜的挂壁流。重点考察了蠕动流中非牛顿自由表面不稳定性的发生。这种非惯性不稳定性已在实验中被观察到，但现有的牛顿流体理论模型既无法描述其起源，也无法解释其发生机制。本研究考察了两种非牛顿流体模型，以探讨是否可以通过解析方法预测实验中观察到的不稳定性。流体的非牛顿粘性和弹性特性分别由广义牛顿流体（GNF）和二阶粘弹性流体（SOVF）本构模型描述。通过线性稳定性分析发现，与牛顿流体类似，由 GNF 建模的粘性非牛顿流体的挂壁流是中性稳定的。然而，发现由 SOVF 建模的流体粘弹性特性会导致流动失稳。结果表明，不稳定性随圆柱转速降低而增大，此时流体在上升壁面积聚成液池。粘弹性效应与此积聚相耦合，引起流体的角向拉伸，据推测这正是导致此种不稳定性发生的原因。
引用
@article{arxiv.1509.05102,
title = {Stability Analysis of Non-Newtonian Rimming Flow},
author = {Sergei Fomin and Ravi Shankar and Peter Haine},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.05102},
year = {2015}
}
备注
Submitted to Applied Math Modeling in 2014