乳浊液流变模型参考
乳浊液流变模型用于由悬浮在另一种液体中的液滴组成的流体。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。
在临界体积分数下,可以反转相,并且连续相和离散相的动力粘度会交换。
理论 | 请参见乳浊液和悬浮液的流变。 | ||
提供方式 | |||
节点路径示例 | |||
要求 |
激活了以下模型的欧拉多相模拟:
两个液体相。 需要连续-离散拓扑相间相互作用。 已激活以下相间相互作用模型:
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属性 | 关键属性包括:最大填充 请参见乳浊液流变属性。 |
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激活 | 模型控制(子节点) |
各向异性张量 标定前因子 请参见乳浊液流变子节点。 |
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材料 |
在相间相互作用中的多相材料节点下: 法向相对粘度 渗透压 相对粘度 松弛时间 表面张力 屈服相对粘度 屈服应力 请参见材料和方法。 |
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场函数 |
请参见场函数。 |
乳浊液流变属性
- 最大填充
- 最大填充分数与颗粒悬浮液的定义方式类似。
指定的值乘以标定前因子可产生Eqn. (2429)、Eqn. (2432)(对于 Morris 和 Boulay 模型)和Eqn. (2428)(对于 Krieger-Dougherty 模型)中使用的。
标定前因子为 1 时,会再现硬颗粒的物理,但对于可变形的软颗粒,该值大于 1。
乳浊液流变子节点
- 各向异性张量
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Morris 和 Boulay 模型衍生自管道和 Couette 设备(其中流体与取决于几何的特定方向对齐)的实验。法向应力显示为各向异性,并且在不同强度下会导致各向异性的法向应力差异。
方法 对应方法节点 各向同性法向应力张量 将各向异性张量设为与单位张量相等 Eqn. (2431),而且为所有方向给定相等的加权。 此方法为默认方法并且应该用于 3D 流体。
X 方向校准各向异性法向应力张量 用于 x 方向的剪切流。Eqn. (2430)中可给定该张量。 - 标定前因子
- 此因子可修改指定的最大填充分数值,以考虑由于剪切速率、温度或液滴变形而产生的变化。
例如,在某些乳浊液中,液滴变形意味着最大填充值可能接近 1。可以使用常数或场函数指定此因子。
请参见最大填充。
材料和方法
- 法向相对粘度
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描述混合物的法向相对粘度,类似于颗粒压力。如果将相对粘度属性设为使用 Krieger-Dougherty 模型[491],此值默认为零。
- 渗透压
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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 。
- 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。 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。 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。
- 最大填充
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
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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。
- 松弛时间
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设置出现剪切稀化时的应变率。此属性与 Carreau-Yasuda 非牛顿模型(请参见Eqn. (740))中的松弛时间等效。
松弛时间通常是常数或体积分数的函数。它作为标量分布输入。
注 仅当相对粘度材料属性使用剪切稀化模型时才可用。 - 表面张力
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表面张力系数表示两种液相可以混合的容易程度,并且定义为创建单位面积的自由表面所需的工作量。 它的幅值取决于接触的流体的性质:对于不混溶流体,该值始终为正值。表面张力系数作为标量分布输入。
- 屈服相对粘度
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屈服相对粘度类似于 Herschel-Bulkley 非牛顿模型(请参见 Eqn. (741))中的屈服粘度 。 此物理量通常是描述类似固体的材料(低于临界剪切应变率)的较大值。
屈服相对粘度通常为常数。它作为标量分布输入。
注 仅当相对粘度材料属性使用剪切稀化模型时才可用。 - 屈服应力
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屈服应力类似于 Herschel-Bulkley 非牛顿模型(请参见 Eqn. (741))中的屈服应力 。
注 仅当相对粘度材料属性使用剪切稀化模型时才可用。
场函数
可使用下列场函数:
- Mixture Viscosity of [phase interaction]([相间相互作用] 的混合物粘度)
- Normal Relative Viscosity of [phase interaction]([相间相互作用] 的法向相对粘度)
- Osmotic Pressure of [phase interaction]([相间相互作用] 的渗透压)
- 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)
- Yield Relative Viscosity of [phase interaction]([相间相互作用] 的屈服相对粘度)
- Yield Stress of [phase interaction]([相间相互作用] 的屈服应力)