Влияние расслоения потока полимерных жидкостей на форму реологических характеристик
Автор: Кузнецова Юлия Леонидовна, Скульский Олег Иванович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.11, 2018 года.
Бесплатный доступ
Недавно обнаруженный эффект расслоения сдвигового потока полимерных жидкостей вызвал большой интерес не только к изучению физических основ, приводящих к его возникновению, но и к рассмотрению расслоения как основного механизма, ответственного за появление особенностей поведения растворов и расплавов в реометрических течениях. В связи с этим в данной работе проведено исследование влияния этого явления на форму зависимости вращательного момента от угловой скорости, устанавливаемой в экспериментах на ротационном реометре с измерительной ячейкой типа «коаксиальные цилиндры». Для моделирования расслоения использовалась модифицированная модель Виноградова-Покровского с параметрами, обеспечивающими немонотонность кривой течения. Найдены аналитические соотношения для определения полей скорости и напряжения при заданном вращательном моменте. Предложен численный метод нахождения стационарных решений. Обнаружено, что построенная с помощью модели Виноградова-Покровского функция вращательного момента от угловой скорости в случае течения с контролируемой скоростью вращения цилиндра меняет свой характер при различных режимах нагружения...
Полимерные жидкости, расслоение потока, модифицированная модель виноградова-покровского, немонотонная кривая течения, плато и гистерезисная петля, численное моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/143166070
IDR: 143166070 | УДК: 532.5 | DOI: 10.7242/1999-6691/2018.11.4.33
Influence of shear banding of polymeric fluids on the shape of rheological curves
The recently discovered effect of shear banding in polymer fluids has provoked great interest in studying basic physics underlying this effect, which can also be considered as the main mechanism responsible for the appearance of specific features of polymer liquids in rheometric flows. In this paper, we study the influence of shear banding in polymeric fluids on the shape of the torque-angular velocity curve obtained using a coaxial cylinder sensor system during the experiments on a rotational rheometer. A modified Vinogradov-Pokrovsky model with parameters ensuring а non-monotonic flow curve was used to simulate shear banding. Analytical relations for determination of velocity and stress fields at a given torque are found. A numerical method for establishing stationary solutions from the state of rest is proposed. It was found that the torque-angular velocity curve, which was plotted on the basis of the modified Vinogradov-Pokrovsky model for the controlled velocity of rotation of the cylinder, qualitatively changes its shape under different loading conditions...
Список литературы Влияние расслоения потока полимерных жидкостей на форму реологических характеристик
- Tapadia P., Wang S.-Q. Direct visualization of continuous simple shear in non-Newtonian polymeric fluids//Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 96. 016001.
- Boukany P.E., Wang S.-Q. Shear banding or not in entangled DNA solutions depending on the level of entanglement//J. Rheol. 2009. Vol. 53. P. 73-84.
- Vinogradov G.V., Malkin A.Ya., Yanovskii Yu.G., Borisenkova E.K., Yarlykov B.V., Berezhnaya G.V. Viscoelastic properties and flow of narrow polybutadienes and polyisoprenes//J. Polymer Sci. B Polymer Phys. 1972. Vol. 10, No. 6. P. 1061-1084.
- Sui Ch., McKenna G.B. Instability of entangled polymers in cone and plate rheometry//Rheol. Acta. 2007. Vol. 46. P. 877-888.
- Ravindranath S., Wang S.-Q. Steady state measurements in stress plateau region of entangled polymer solutions: Controlled-rate and controlled-stress modes//J. Rheol. 2008. Vol. 52. P. 957-980.
- Robert L., Demay Y., Vergnes B. Stick-slip flow of high density polyethylene in a transparent slit die investigated by laser Doppler velocimetry//Rheol. Acta. 2004. Vol. 43. P. 89-98.
- Bird R.B., Wiest J.M. Constitutive equations for polymeric liquids//Annu. Rev. Fluid Mech. 1995. Vol. 27. P. 169-193.
- Remmelgas J., Harrison G., Leal L.G. A differential constitutive equation for entangled polymer solutions//Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 1999. Vol. 80. P. 115-134.
- Likhtman A.E., Graham R.S. Simple constitutive equation for linear polymer melts derived from molecular theory: Rolie-Poly equation//Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2003. Vol. 114. P. 1-12.
- Алтухов Ю.А., Гусев А.С., Пышнограй Г.В. Введение в мезоскопическую теорию текучих полимерных систем. Барнаул: АлтГПА, 2012. 121 c.
- Бамбаева Н.В., Блохин А.М. Стационарные решения уравнений несжимаемой вязкоупругой полимерной жидкости//ЖВММФ. 2014. T. 54, № 5. С. 845-870
- Блохин А.М., Егитов А.В., Ткачёв Д.Л. Линейная неустойчивость решений математической модели, описывающей течения полимеров в бесконечном канале//ЖВММФ. 2015. T. 55, № 5. С. 850-875.
- Пышнограй Г.В., Кузнецова Ю.Л., Скульский О.И. Течение нелинейной упруговязкой жидкости в плоском канале под действием заданного градиента давления//Вычисл. мех. сплош. cред. 2010. Т. 3, № 2. C. 55-69.
- Скульский О.И., Кузнецова Ю.Л. Сдвиговое течение нелинейной упруговязкой жидкости//Вест. Перм. ун-та. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2011. Т. 8, № 4. С. 18-26.
- Wilson H.J., Fielding S.M. Linear instability of planar shear banded flow of both diffusive and non-diffusive Johnson-Segalman fluids//Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2006. Vol. 138. P. 181-196.
- Germann N., Gurnon A.K., Zhou L., Cook L.P., Beris A.N., Wagner N.J. Validation of constitutive modeling of shear banding, threadlike wormlike micellar fluids//J. Rheol. 2016. Vol. 60. P. 983-999.
- Boltenhagen P., Hu Y., Matthys E.F., Pine D.J. Observation of bulk phase separation and coexistence in a sheared micellar solution//Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 79. P. 2359-2362.
