Phase-resolving simulation of dense bubble clusters under periodic shear
Phase-resolving simulation of dense bubble clusters under periodic shear
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周期性剪切下致密气泡簇的相分辨模拟
DOI：
10.1007/s00707-018-2270-8
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
2.7
通讯作者：
Fröhlich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Heitkam;Fröhlich
本文通过详细的数值模拟研究了气泡群对渗透压、稳态剪切和振荡剪切的响应。与其他研究相比，间质液的运动完全解决。为此，采用浸没边界法，得到每个气泡的轨迹以及流体的流场和压力场。此外，物理驱动的碰撞模型确保了真实的气泡相互作用。此外，提出了一个合适的数值配置，它允许施加渗透压和剪切的方式集成到模拟，而不产生文物。该方法允许实际调查气泡在堵塞极限范围内的压缩情况，证明间隙液惯性的影响。应用振荡剪切与不同的渗透压，剪切应力和频率，剪切带的发生证明和流变测量的影响进行了讨论。
The paper studies the response of a cluster of bubbles to osmotic pressure, and steady and oscillatory shearing by detailed numerical simulations. In contrast to other investigations, the movement of the interstitial fluid is fully resolved. To that end, an immersed-boundary method is employed, yielding the trajectory of each bubble and the flow and pressure field of the fluid. Additionally, a physically motivated collision model ensures realistic bubble interactions. Furthermore, a suitable numerical configuration is proposed which allows imposing osmotic pressure and shear in a way that integrates well into the simulation without generating artefacts. This method allows for the realistic investigation of the compression of bubbles across the jamming limit, demonstrating the influence of the inertia of the interstitial fluid. Applying oscillatory shearing with varying osmotic pressure, shear stress and frequency, the occurrence of shear bands is demonstrated and the influence on rheometric measurements is discussed.
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