聚合物流动中惯性与弹性的相互作用
流体动力学
2025-11-18 v4 混沌动力学
摘要
聚合物的加入会以依赖于流体惯性（由雷诺数 量化）与溶解聚合物的弹性（由德博拉数 给出）之间非平凡相互作用的方式改变湍流。我们使用直接数值模拟来研究不同 和 数下的聚合物流动，并揭示了其动力学的各种特征。由于对跨尺度总能量通量的主导贡献不同，聚合物流动表现出作为 和 函数的多标度能谱。这种行为也体现在结构函数的实空间标度中。我们还阐明了聚合物的加入如何导致流体非线性级联减慢，从而造成通量耗减，因为在聚合物流动中能量较少的速度涨落持续更长时间。这些速度涨落表现出类似于大 下牛顿流中的间歇性、大偏差，但随着 变小而差异越来越大。对聚合物流动中流体能量耗散统计的进一步支持了这一观察，其分布在大 下坍缩到牛顿流的分布上，但随着 减小而与之差异越来越大。我们还表明，与流体耗散相比，聚合物耗散的间歇性显著较低，并且在弹性变大时更低。平均而言，聚合物在拉伸更大时耗散更多能量，这发生在流动的拉伸区域中。然而，由于涡旋拉伸，具有大旋转率的区域也与大聚合物拉伸相关，尽管程度相对小于拉伸区域。
引用
@article{arxiv.2309.14752,
title = {The interplay of inertia and elasticity in polymeric flows},
author = {Rahul K. Singh and Marco E. Rosti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.14752},
year = {2025}
}