多孔介质中屈服-应力双流体流动：数值和理论研究

科学讲座5（2023）100103屈服-应力双流体在多孔介质中的流动奥蒂·塔米索拉流量，部门工程力学，瑞典皇家理工学院自动清洁装置保留字：多孔介质屈服-应力型弹性粘塑性流体直接数值模拟滑移屈服应力A B标准本讲座将介绍屈服应力材料通过多孔介质的热流的数值和理论研究 我们将把两个新的影响纳入图片：如何产生的热流和压降是由a）屈服应力材料（弹粘塑性流体）的弹性，和b）流体的“表观”滑动性质（例如）的影响。微凝胶）在多孔介质的固体表面上。首先，我们比较了同一模型多孔介质中的非滑动粘塑性和弹粘塑性渗流 弹性效应被发现，以增加压降，也未屈服区域的尺寸在粘性流，这是不同的应力解决方案相比，粘塑性粘性流的后果。然而，在中等的宾汉数下，对于小的弹性效应，粘塑性和弹粘塑性湍流中的速度场和压降是相当的 当弹性效应增加时，弹粘塑性湍流变得与时间相关，并且可以观察到湍流中的振荡。已知屈服应力双流体在切向应力超过“滑动屈服应力”时会在固体表面上滑动。 由于各种微观现象，可能会发生滑动，并导致壁面处的粘滑定律，使建模复杂化。在这里，粘塑性渗流通过模型和随机多孔介质进行了模拟。 选择随机化配置是为了在屈服极限下捕获多孔介质中屈服-应力流体流动的一个更复杂的方面：通道化。一个简单的模型，能够找到第一个开放的渠道在屈服极限的无滑动多孔介质将被提交。本文的视频可以在j.sctalk.2022.100103上找到。https://doi.org/10.1016/图和表图1.一、 湍流弹粘塑性槽道湍流：弹性和塑性对作为宾汉数和韦森伯格数函数的湍流结构的影响[1]。显示了x-y平面内瞬时展向涡量的等值线。棕色区域是瞬时区域，其中没有屈服。显示弹性的非单调效应。通讯作者。电子邮件地址：outi@mech.kth.se。h tt p：//dx. 多岛或g/10。1016/j。我的天啊。20 22. 1 0 0 10 3接收日期：2022年11月21日;接受日期：2022年11月25日27 7 2 - 56 93/©2022TheA ut h or r. 由El sevieL td发布。 这是一个在C CB Y-NC-NDL ic en s e（http：//c re ati ve c o m on s）下的操作。or g/lic ens es/by-nc-n d/4。0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表科学讲座杂志首页：www.elsevier.es/sctalkO. 塔米索拉科学讲座5（2023）1001032图二、剪切流中的弹粘塑性液滴[2]：弹性增加了未屈服区域（表明弹性和塑性的组合效应比单独的效应更强）。图3.第三章。 模型多孔介质示意图：规则几何形状（左），交错几何形状（右）[3]。O. 塔米索拉科学讲座5（2023）1001033图四、 模型多孔介质中的流动，规则几何形状：Wi = 0.1和不同宾汉数下的流向速度分量和未屈服区域的轮廓，从左到右：Bi= 0.1，1，10，100。红色对应于最大速度，蓝色对应于最小速度，而黑色区域代表未屈服区域[4]。图五、Bi=10时模型多孔介质中的流动：粘塑性流动（顶部）和Wi=0.01时的弹粘塑性流动（底部）[3]。固体多孔基质以深灰色示出浅灰色区域表示停滞的未屈服区域（结垢区域），而蓝色等值线表示假堵塞（移动的未屈服区域）。速度幅值以颜色显示O. 塔米索拉科学讲座5（2023）1001034图六、多孔介质中无因次压降与宾汉数的关系图，在模型几何形状中，规则和交错[3]。对于EVP情况，Wi=0.01且β= 0.01。0.5. 红色和蓝色用于区分VP和EVP流。图7.第一次会议。波壁通道流速：Wi=0.1时的流速幅值等值线，宾汉数Bi从左到右递增。示出了如何随着Bi的增加而增加流动不对称性，并且弹性效应与乘积Wi<$Bi成比例。x=2和x=4处的垂直线用青色标记。白线代表屈服面[5]。图8.第八条。无因次时间平均压力梯度作为Weissenberg数的函数，Bi = 0（红点）和Bi = 10（蓝方块）。显示了压降具有非单调的Wi依赖性，由于非稳态湍流的开始在Wi=0.5。 虚线与Bi = 10相同，但垂直平移以与Bi = 0重叠以便于比较[4]。O. 塔米索拉科学讲座5（2023）1001035BB B B B BB图9.第九条。 在Wi = 0.5和Bi = 100的情况下，模型多孔介质中EVP流体的未屈服区域的非稳态时间演化（黑色）。图中还显示了流向速度的等值线：红色表示最大速度（5.6），蓝色表示最小速度（-0.12）[4]。图10个。随后应用于多孔介质的滑动屈服应力效应的图示：屈服应力流体的滑动通道流示意图。这里，x轴对齐，放置在通道的轴向中心线处，该通道由被间隙H分开的两个无限平行板形成，并且y轴在壁法线方向上当τw≤ τs时，<整个气隙内的流体呈未屈服的塞状滑动;当τ y τ w时，气隙内的流体呈（b

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