悬浮液流变模型参考

悬浮液流变模型描述了由悬浮在液体中的固体颗粒组成的流体的非牛顿粘度。混合物粘度取决于离散相的体积分数,并且流体会表现出非牛顿行为。

1. 悬浮液流变模型参考
理论 请参见乳浊液和悬浮液的流变
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 [物理连续体] > 模型 > 悬浮液流变
要求
激活了以下模型的欧拉多相模拟:
  • 材料多相
  • 多相流模型欧拉多相流 (EMP)
  • 粘滞态层流
  • 可选模型悬浮液流变

一个为液相,一个或多个为固体颗粒相:

  • 相 1,连续相:材料液体多组分液体
  • 相 2,离散相:材料颗粒多组分颗粒

需要连续-离散拓扑相间相互作用。

激活 模型

欧拉多相 > 欧拉相 > [相] 节点下:

  • 对于液相:连续液体流变学
  • 对于颗粒相:固体颗粒流变学
属性 固体颗粒流变学的关键属性如下:最大固体分数

请参见固体颗粒流变属性

材料

欧拉多相 > 混合物 > 材料属性节点下:

法向相对粘度

渗透压

相对粘度

悬浮液各向异性

请参见材料和方法

场函数

请参见场函数

固体颗粒流变属性

最大固体分数
对于硬球体,假定随机严密填充时,最大固体分数为 0.645。此值为理论限值;对于大多数实际情况,实际限值较低。对于非球形颗粒,该值再次降低。

材料和方法

法向相对粘度

描述混合物的法向相对剪切粘度。此值控制剪切引发的颗粒迁移。如果将“相对粘度”属性设为使用 Krieger-Dougherty 模型 [491],则此值应设为常数零。

方法对应方法节点
Morris 和 Boulay 模型

使用 Morris 和 Boulay 模型定义法向相对粘度(请参见 Eqn. (2432))。

Morris 和 Boulay 模型
Morris 和 Boulay 模型具有以下属性:
  • 最大粘度

    指定模拟中允许的最大法向相对粘度值。

    Eqn. (2432) 中,在离散相达到最大填充限制时,法向相对粘度 趋于无穷大。 η n

  • 接触效应

    Eqn. (2432) 中的接触效应 。 K n 此值控制剪切引发的颗粒迁移的强度。

渗透压

渗透压用于阻止颗粒超过其最大填充体积分数。此设置可用于离散体积分数可能变得较大(如在颗粒沉降实验中)的情况。

将采用与法向相对粘度类似的方式将渗透压添加到颗粒动量源。可使用Eqn. (2442)计算渗透压。

方法对应方法节点
硬球体渗透压

使用硬球体渗透压公式指定 。 Π

此选项与温度相关。为各个相选择能量模型时,或者将分离流体等温模型分配给每个相时,此选项可用。

硬球体渗透压
硬球体渗透压模型具有以下属性:
  • 最大填充

    最大临界填充分数(假定随机严密填充);Eqn. (2443)中的。 ϕ m 对于硬球体,此值为 0.645。

    此值为理论限值,并且在大多数实际情况中较低。对于非球形颗粒,该值再次降低。

  • 最大压力

    指定渗透压的最大值。 Π 当颗粒开始重叠时,渗透压采用此最大值,以表示无限硬球体势。

    当离散相体积分数高于指定的最大填充值时,将为给定此值,以防止增加的体积分数比最大填充高很多。 Π

当离散相体积分数低于指定的最大填充值时,将使用Eqn. (2442)计算渗透压。

相对粘度

此无量纲值用于描述多相混合物的粘度。在离散相达到最大填充限制时,相对粘度(请参见Eqn. (2422))趋于无穷大。

方法对应方法节点
Krieger-Dougherty 模型

描述刚性球体悬浮液中的非牛顿流体行为(请参见 Eqn. (2428))。此模型考虑相邻球形颗粒之间的相互作用。

请参见 Krieger-Dougherty 模型

Krieger-Dougherty 模型
Krieger-Dougherty 模型具有以下属性:
  • 最大粘度

    指定模拟中允许的最大相对粘度值。

    Eqn. (2428)中,在离散相达到最大填充限制时,相对粘度趋于无穷大。 η r

  • 特性粘度指数

    特性粘度;Eqn. (2428)中的。 [η] 对于球形颗粒,此值为 2.5。

Morris 和 Boulay 模型

描述在浓悬浮液的曲线流中观察到的迁移现象 ([521])。此模型使用剪切感应法向应力为迁移提供驱动力(请参见Eqn. (2429))。

Morris 和 Boulay 模型
Morris 和 Boulay 模型具有以下属性:
  • 最大粘度

    指定模拟中允许的最大相对粘度值。

    Eqn. (2429)中,在离散相达到最大填充限制时,相对粘度趋于无穷大。 η r

  • 接触效应

    Eqn. (2429) 中的剪切接触效应 。 K s

悬浮液各向异性
指定材料属性为各向异性。尽管此属性仅为对角形式提供选项,但它仍为张量分布。系统采用与各向异性导电率类似的方式(即:此区域中显示张量)来处理此属性。尽管通过将区域中的“物理值”调整为“各向同性张量”,可以将此张量变为各向同性,但唯一可用的方法为各向异性

场函数

可使用下列场函数:

Mixture Viscosity(混合物粘度)
法向相对粘度
渗透压
Phase Particle Pressure of [phase]([相] 的相颗粒压力)
Phase-Pair Eotvos Number of [phase interaction]([相间相互作用] 的相对 Eotvos 数)
Phase-Pair Reynolds Number of [phase interaction]([相间相互作用] 的相对雷诺数)
Phase-Pair Single-Particle Reynolds Number of [phase interaction]([相间相互作用] 的相对单颗粒雷诺数)
Relative Viscosity of [phase interaction]([相间相互作用] 的相对粘度)
Relaxation Time of [phase interaction]([相间相互作用] 的松弛时间)
Slip Viscosity of [phase interaction]([相间相互作用] 的滑移速度)
Solid Viscosity of [solid phase]([固相] 的固体粘度)