大振幅振荡拉伸流中囊泡的动力学

尽管充满流体的囊泡在稳态流中的行为已被广泛研究，但对于时变振荡流中囊泡的形状动力学所知甚少。在此，我们结合实验和边界积分（BI）模拟研究大振幅振荡拉伸（LAOE）流中囊泡的非线性动力学。我们的结果从约化体积（囊泡非球度）、毛细数（$\Ca$，无量纲流强）和德博拉数（$\De$，无量纲流频）方面刻画了LAOE中囊泡的瞬态膜变形、动力学 regime 和应力响应。单囊泡实验结果与BI模拟在广泛参数范围内吻合良好。我们的结果揭示了基于囊泡变形的三种不同动力学 regime：脉动、重取向和对称 regime。我们构建了相图，在由$\De$和$\Ca$定义的二维Pipkin空间内刻画囊泡形状在脉动、重取向和对称 regime 间的转变。与洁净牛顿液滴的观察相反，囊泡在重取向和脉动 regime 中不会在每个应变率周期内达到两次最大长度。各 regime 中观察到的独特动力学源于流频率、流动时间尺度和膜变形时间尺度之间的竞争。通过计算颗粒应力let，我们量化了平均囊泡应力与应变率之间的非线性关系。此外，我们展示了管状囊泡在数个应变周期内发生形状转变的结果。广泛而言，我们的工作提供了关于时变流中囊泡瞬态动力学的新信息，直接为体相悬浮流变学提供参考。