黏弹性表面活性剂溶液中颗粒沉降特性研究

• 作者: 苏晓辉 张弛 徐志锋 金辉 王治国
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 表面活性剂 流体动力学 悬浮系 非牛顿流体 剪切稀化 颗粒沉降 模拟
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 1974-1985
• 页数: 11页
• 分类号: TQ314,O359
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211783

摘要

黏弹性表面活性剂溶液悬浮颗粒流广泛存在于自然界和工业生产中，黏弹性表面活性剂溶液的非线性流变性质及应力松弛效应对其中颗粒沉降有着显著影响。采用FENE-P和Giesekus黏弹性本构模型对表面活性剂溶液中颗粒沉降特性进行研究，发现两种本构模型不仅表现出剪切稀化，而且出现拉伸硬化。颗粒在沉降初期的不稳定性主要是由溶液自身的弹性效应引起，弹性效应越强，颗粒沉降速度不稳定性越强，而剪切稀化效应会减弱颗粒沉降速度的不稳定。颗粒沉降过程中在其尾部形成一个“负尾迹”，随着剪切稀化和拉伸硬化效应增强，负尾迹区增大，弹性效应增加，负尾迹增强，负尾迹区流体内部反向速度分布导致的表面活性剂溶液中微观胶束的拉伸断裂和重构可能是引起颗粒沉降速度持续波动的原因。