The impact of porous walls on the rheology of suspensions
The impact of porous walls on the rheology of suspensions
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多孔壁对悬浮液流变学的影响
DOI：
10.1016/j.ces.2020.116178
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发表时间：
2021
影响因子：
4.7
通讯作者：
Brandt, Luca
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rosti, Marco E.;Mirbod, Parisa;Brandt, Luca
我们研究了各向同性多孔壁对充满球形和刚性颗粒的平面库埃特流的影响。我们进行了参数研究，改变体积分数在 0 到 30% 之间、孔隙率在 0.3 到 0.9 之间、无量纲渗透率在 0 到 7.9×10-3 之间。我们发现，随着壁渗透率的增加，多孔壁会导致悬浮液有效粘度逐渐降低。这种行为可以通过壁阻挡效应的减弱以及多孔介质界面处滑移速度的出现来解释，这降低了通道中的剪切速率。因此，两相中的颗粒旋转和随之而来的速度波动被抑制，导致颗粒相互作用和颗粒应力减少。基于我们的数值证据，我们提供了一组封闭的悬浮液粘度方程，可用于估计多孔壁存在下的悬浮液流变学。
We study the effect of isotropic porous walls on a plane Couette flow laden with spherical and rigid particles. We perform a parametric study varying the volume fraction between 0 and 30%, the porosity between 0.3 and 0.9 and the non-dimensional permeability between 0 and 7.9× 10-3 We find that the porous walls induce a progressive decrease in the suspension effective viscosity as the wall permeability increases. This behavior is explained by the weakening of the wall-blocking effect and by the appearance of a slip velocity at the interface of the porous medium, which reduces the shear rate in the channel. Therefore, particle rotation and the consequent velocity fluctuations in the two phases are dampened, leading to reduced particle interactions and particle stresses. Based on our numerical evidence, we provide a closed set of equations for the suspension viscosity, which can be used to estimate the suspension rheology in the presence of porous walls.
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