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统一选择抽取中的黏性-毛细和惯性范式

流体动力学 2026-01-07 v1

摘要

选择抽取仅抽取分层多层系统中的单一相。当临界条件抽取静止层(即未被抽取的层)时,会发生吸入。现有研究在不同极限下提供了稳健的比例关系,包括低雷诺数下的黏性-毛细主导吸入,以及高雷诺数下的惯性主导吸入。然而,文献中尚未探索单一的统一表示。这种限制在经典极限之间的过渡条件最为明显,也在下层为非牛顿流体时最为突出。本文报告了覆盖这些条件的选择抽取实验。上层流体为牛顿流体,使用 PDMS 或大豆油。下层流体为牛顿水或剪切稀薄的黄原胶溶液。我们提出一种统一框架,将这些此前分离的范式连接起来。该框架采用类似“Moody 图”的表示方法,用于选择抽取。我们使用类雷诺数控制参数对归一化临界抽吸深度进行折叠。表面张力效应通过毛细长度次要进入。得到的主曲线捕获了支配平衡之间的转换。该折叠将黏性和剪切控制的吸入连接到惯性吸入。该折叠也阐明了剪切稀薄如何进入组织。剪切稀薄主要通过有效粘度对黏性修正进行再标定。它不会改变以惯性基准尺度为锚的惯性基准尺度。这种跨范式的表示避免了基于范式的相关性切换,为跨流体类型的抽吸阈值提供紧凑诊断。该诊断适用于牛顿流体和广义牛顿流体的两层系统。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.03074,
  title  = {Unifying Viscocapillary and Inertial Regimes in Selective Withdrawal},
  author = {Sabbir Hassan and Arsalan Abutalebi and Sukalyan Bhattacharya and Gordon F. Christopher},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.03074},
  year   = {2026}
}