物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年8月18日
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标题: 二维稀释乳液的流变学
标题: On the Rheology of Two-Dimensional Dilute Emulsions
摘要: 在剪切作用下的单个液滴是流体力学中的一个基础问题。 在计算流体力学中,二维(2D)公式在计算效率和相关性方面具有优势,但其理论处理仍然相对不发达。 在本简短的注释中,我们对该问题进行了分析处理,首先推导了二维斯托克斯流动的兰姆解,进而用于获得纯拉伸流动中液滴周围的流动场。 利用这些流动场,得到了稀释乳液的表观粘度$\mu^*$以及小变形理论的表达式。 我们证明了$\mu^* = \mu( 1 + f(\lambda) \phi) + \mathcal{O}(\phi^2)$在$f(\lambda) = (2\lambda + 1)/(\lambda + 1)$的情况下成立,其中$\lambda$是液滴粘度与基质粘度的比值,$\phi$是悬浮相所覆盖的面积分数。 同时,在毛细管主导的条件下,泰勒变形参数$D_T^\infty$的稳态值服从$D_T^\infty = g(\lambda)\,\text{Ca}$,其中 Ca 是毛细管数,$g(\lambda) = 1$。这与三维情况形成对比,其中$g(\lambda)$依赖于$\lambda$。这些结果通过在广泛粘度比范围内的直接数值模拟得到了验证($0.01 < \lambda < 100$)。我们的结果为解释二维液滴模拟提供了一个基本的理论框架,并为计算流体力学提供了明确的基准。
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