粘弹性流体的数值模拟及研究

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该文从理论上证明了由弹簧、油壶基本元件组成的机械系统比拟构造张量形式本构方程的数学上较为合理.文中细微研究了Oldroyd-B流体在平板间流动、以及在圆管中充分发展的定常流动.指出无二次流的充分发展的方管流动是Oldroyd-B流体流动的一个解.文中给出了Giesekus流体的等价基本元件组合机械系统模型,并且分析了Giesekus流体在平板间的流动的某些性质.文中还研究了纺织抽丝伸振动的流动,并且导出了拉伸振动的本征方程,同时进行了计算分析.通过理论分析研究人员发现了Oldroyd-B模式在无穷平板间流动时其速度分布与牛顿流体的流动相同,它的纵向应分量与W<,e>数的平方成正比,剪切应变分量与W<,e>数成正比.文中还发现了充分发展的Oldroyd-B模式在管流中流动的速度分布与牛顿流体相同,它的轴向应变分量同样与W<,e>数的平方成正比,剪切应变分量与W<,e>数成正比.文中还发现Giesekus流体在平板间流动中,断面方向的压力偏导不为零.该文在数值计算中,主要采用分区算法计算Maxwell流体、Oldroyd-B流体和Giesekus流体在平面4:1收缩槽道中的流动;同时将计算与实验或者文献中的结果作了比较.文中还计算了Oldroyd-B流体在绕圆柱流动以及在轴对称4:1收缩流动时的算例,其中将Oldroyd-B流体在轴对称4:1收缩流动时的计算结果与实验结果作了比较.文中还讨论了在高W<,e>数数值计算时所遇到的困难.大量的数值计算表明,该文算法对于粘弹性流体的数值模拟是可行的.在数值计算中他们还发现,该文算法在一些高W<,e>数流动的数值计算中,可以获得收敛的结果.但需要指出的是:为了保证高W<,e>数下数值解的精度,需要增加网格数并采用较高精度的离散方法.文中的数值实验还表明,Maxwell流体在平面4:1收缩流动中,涡量方程在整个流场中的性质是改变的.最后文中还将Giesekus流体和Oldroyd-B流体作了数值计算的比较.
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