当你想到一个字符串上的珠子时,想到了什么?也许这是新奥尔良,路易斯安那州的繁忙的街道,在狂欢节庆典期间,或在夏令营制作友谊手镯。或者,如果您对研究聚合物有兴趣,您可能会考虑如何,当某些力施加到粘弹性液体时,流体开始在串上看起来像珠子。让我们来看看一个使用oldroyd-B聚合物的一个例子。
粘弹性液体
顾名思义,粘弹性液体是表现出弹性的流体。作为粘弹性流体变形,一定量的力试图使其恢复到其未变形状态。这种类型的液体的实例包括:
- 聚合物熔化
- 涂料
- 蛋白质的悬浮液
油漆是一种粘弹性液。
2020年释放的聚合物流量模块,包括COMSOLMultibySics®软件的5.6版,包括粘弹性流体模型,您可以用来考虑流体的弹性188金宝搏优惠并预测其施加的力,涂层均匀性和模具填充程度。
以下粘弹性流体模型包括在内聚合物流量模块:
- oldroyd-b
- 哥内克斯
- FENE-P.
- LPTT.
在这里,我们将突出老罗伊-B流体灯丝的模型结果,因为它由于表面张力效应而延伸。如果您想跳转到建立此模型的逐步,请随时在此处下载:“粘弹性丝的珠子串结构“。
oldroyd-B聚合物中的表面张力效应
我们的示例模型从一个长的未拉伸灯丝开始Oldroyd-B流体。灯丝本身被建模为具有初始半径的小扰动的液体圆筒,并且流量被建模为轴对称。
oldroyd-B流体被建模为牛顿液体中的聚合物稀释溶液。聚合物本身的特征在于两个物理参数:
- 粘度
- 休息时间
由于这个问题是无量纲的,以模拟粘弹性灯丝的动态,我们转向两种无量纲参数:
- Deborah号码(非统治聚合物溶液松弛时间)
- Ohnesorge(毛细血管和粘性毛细管时间尺度之间的比率)
建模结果
我们可以在下面的不同时间步骤确定粘弹性灯丝的演变,这与现有的实验和仿真结果吻合良好的文献(参见教程模型文档中的参考文献1)。
灯丝在0,20,30,100和300秒(从左到右)的轮廓。
模型结果还显示了最小灯丝半径作为时间的函数。这告诉我们的是,在灯丝快速形成珠子串结构之后,螺纹的慢速变薄。这种变薄的速率可以通过表面张力效应和弹性力的平衡来确定。
灯丝的最小半径作为时间的函数。
次数大于放松时间,粘弹性长丝由几乎通过指数稀疏螺纹连接的几乎球形滴。
我们还可以看到,当存在特别低的粘度或高表面紧张时,卫星在串串结构中滴下形状(尽管您需要使用更精细的网格运行模型以查看它们)。
没有(右)和(左)卫星液滴的粘弹性液体灯丝。
试试自己
我们在此直接跳过结果,但您可以通过从应用程序库下载文档和MPH文件来确切地学习如何构建Viscoelastic Mode模型的珠子串结构。
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