线性剪切流中弹性界面液滴变形的惯性作用
本文关键词:线性剪切流中弹性界面液滴变形的惯性作用 出处:《科学通报》2017年16期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:弹性界面液滴(由弹性界面包裹而成的液滴)在流场中的变形等动力学行为是深入理解液滴群悬浮液流变特性以及发展基于液滴的物质输送技术的重要基础.流体惯性、液滴界面弹性、流体黏性等力学作用相互耦合,共同控制弹性界面液滴的动力学行为.已有文献以Stokes流假设进行简化,集中研究了忽略流体惯性条件下弹性界面液滴的变形动力学行为.本文结合Front Tracking Method和Finite Element Method,在传统两相流模拟方法中引入薄膜弹性力学理论,发展了能同时考虑液滴界面弹性和流体惯性的两相流数值模拟方法,研究了颗粒雷诺数(Re)对线性剪切流中弹性界面液滴变形动力学行为的影响.结果表明:雷诺数较高时,弹性界面液滴的瞬态变形出现振荡,且随雷诺数增大,变形振荡的幅值和周期都增大,液滴瞬态变形时间变长;随雷诺数增大,液滴的最大变形和稳态变形均增大,且液滴形状也有显著变化.由此可见,在Re1的条件下,流体惯性对弹性界面液滴变形动力学行为的影响不可忽略.
[Abstract]:Elastic interface droplets (droplets wrapped in elastic interfaces). The dynamic behavior such as deformation in the flow field is an important foundation to understand the rheological characteristics of droplet suspension and to develop droplet based material transportation technology. The dynamic behavior of the droplet at the elastic interface is controlled by the coupling of the interface elasticity, fluid viscosity and other mechanical actions. The Stokes flow hypothesis has been used to simplify the dynamic behavior of the droplet. The deformation dynamics of droplets at elastic interface under the condition of neglecting the inertia of fluid is studied. In this paper, Front Tracking Method and Finite Element are combined. Method. The theory of membrane elasticity is introduced into the traditional two-phase flow simulation method, and a numerical simulation method for two-phase flow is developed, which can take into account both the interface elasticity and the inertia of the droplet. The effect of particle Reynolds number (Reo) on the dynamic behavior of elastic interface droplet deformation in linear shear flow is studied. The results show that the transient deformation of the elastic interface droplet oscillates when the Reynolds number is high. With the increase of Reynolds number, the amplitude and period of deformation oscillation increase, and the transient deformation time of droplet becomes longer. With the increase of Reynolds number, both the maximum deformation and the steady deformation of the droplet increase, and the shape of the droplet also changes significantly. It can be seen that under the condition of Re1. The influence of fluid inertia on the dynamic behavior of droplet deformation at elastic interface can not be ignored.
【作者单位】: 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室;
【基金】:国家杰出青年科学基金(51425603) 国家自然科学基金委员会-广东省人民政府联合基金(第二期)资助
【分类号】:O35
【正文快照】: *联系人,E-mail:bfbai@mail.xjtu.edu.cn国家杰出青年科学基金(51425603)和国家自然科学基金委员会-广东省人民政府联合基金(第二期)资助自然界和工程应用中广泛存在由薄膜包裹流体而成的液滴,例如石油工程中由沥青质膜包裹的油水液滴[1]、生命科学中由生物膜包裹的细胞[2]、
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,本文编号:1360151
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