有限惯性下 Poiseuille 流中可变形颗粒悬浮液
流体动力学
2020-12-30 v1 软凝聚态物质
摘要
我们分析了压力驱动流中可变形颗粒的悬浮液。该悬浮液由中性浮力初始球形颗粒和牛顿载流体组成，流动通过直接数值模拟求解，采用基于单连续体公式的全欧拉方法。固相用不可压缩黏性超弹性本构关系建模，流动由三个主要无量纲参数表征，即固相体积分数、雷诺数和毛细数。研究了有效黏度对这三个量的依赖关系，以考察惯性对可变形颗粒悬浮液的影响。可以观察到悬浮液具有剪切变稀行为，且在更稠密构型中高剪切率下有效黏度的降低更为显著。对雷诺数和毛细数的单独分析表明，有效黏度对毛细数的依赖甚于对雷诺数的依赖。此外，我们的模拟显示出可变形颗粒趋向通道中心（剪切率低处）的一致倾向。该现象在极稀悬浮液中尤为明显，近壁区域整体无颗粒。进而，当体积分数增大时，由于更强的颗粒间相互作用，该近壁区域逐渐被占据。可变形性在此过程中也起重要作用。事实上，在高毛细数下，颗粒对剪切率变化更敏感，并能更容易地改变形状以在通道中心区域容纳更多颗粒。
引用
@article{arxiv.2010.10068,
title = {Suspensions of deformable particles in Poiseuille flows at finite inertia},
author = {Luigi Filippo Chiara and Marco Edoardo Rosti and Francesco Picano and Luca Brandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10068},
year = {2020}
}