The behavior of a sphere in non-homogeneous flows of a viscoelastic fluid
The behavior of a sphere in non-homogeneous flows of a viscoelastic fluid
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球体在粘弹性流体非均匀流动中的行为
DOI：
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发表时间：
1976
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
P. Brunn
中科院分区：
文献类型：
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作者：
P. Brunn
本文研究了二阶流体中自由悬浮球体在非均匀流场中的运动。忽略流体惯性，为了保持一致，也忽略颗粒惯性，得出了一般结果。对于旋转圆柱之间的Couette流以及二维和圆形Poiffille流，分别与实验观察结果非常吻合。而对于二维收敛流，基本上没有发现偏离牛顿流体的相应结果，显着差异显着收敛流在锥形管道。优选地，在窄锥体中，相当大的球体停止（Uebler效应）。对于小球体，没有预测到这种效应，但现在出现了一种现象：对于半角接近80°或超过该值的锥体，有些球体最终位于二次流区域。由此产生的分离效应可以通过减小锥角来减小。如果在不均匀的Strömungsfeld中有两种不同的排列方式，则可以减小这种分离效应。Unter Vernachlässigung der Trägheit der Flüssigkeit，and consequentweise deshalb auch der Trägheit des Teilleit，wird ein allgemeingültiges Resultat hergeleitet. Für die Couette-Strömung zwischen rotierenden Zylindern sowie für die zwei-dimensional Poiquille-Strömung bzw.通过一个Kreisrohr结果的Poiesille-Strömung被实验所证实。Während für eine zweidimensionale konvergente Strömung die Ergebnisse im wesentlichen mit den entsprechenden Resultaten für eine newtonsche Flüssigkeit übereinstimmen，ergeben sich große Unterschede für die konvergente Strömung durch ein konisches Rohr. Speziell in engen Kegeln kommen relativ greße Kugeln zum Stillstand（Uebler-Effekt）.对于小Kugeln来说，它不会产生任何影响，但它会产生一个新的现象：当Kegels的高度达到80°或更高时，Kugeln会在Sekundarströmungen区产生一个新的Kugeln。结果分离的原因是通过对Kegelwinkels的验证。
SummaryThe motion of a sphere, freely suspended in a second-order fluid under the condition of a non-homogeneous flow field is investigated. Neglecting fluid inertia and, to be consistent, also particle inertia a general result is derived. For Couette flow between rotating cylinders as well as for two-dimensional and circular Poiseuille flow, respectively, excellent agreement with experimental observations results. While for the two-dimensional converging flow essentially no deviation from the corresponding results for a Newtonian fluid is found drastic differences show up for the converging flow in a conical duct. Preferably in the narrow cones rather large spheres come to a halt (Uebler-effect). For small spheres no such effect is predicted but a now phenomenon arises: For cones whose half angle lies close to 80° or exceeds that value some of the spheres end up in the region of secondary flow. The resulting separation effect could be diminished by decreasing the cone angle.ZusammenfassungDas Verhalten einer Kugel, die sich kräftefrei im inhomogenen Strömungsfeld einer Flüssigkeit zweiter Ordnung bewegt, wird untersucht. Unter Vernachlässigung der Trägheit der Flüssigkeit, und konsequenterweise deshalb auch der Trägheit des Teilchens, wird ein allgemeingültiges Resultat hergeleitet. Für die Couette-Strömung zwischen rotierenden Zylindern sowie für die zwei-dimensionale Poiseuille-Strömung bzw. die Poiseuille-Strömung durch ein Kreisrohr resultiert ausgezeichnete Übereinstimmung mit den experimentellen Befunden. Während für eine zweidimensionale konvergente Strömung die Ergebnisse im wesentlichen mit den entsprechenden Resultaten für eine newtonsche Flüssigkeit übereinstimmen, ergeben sich große Unterschiede für die konvergente Strömung durch ein konisches Rohr. Speziell in engen Kegeln kommen relativ große Kugeln zum Stillstand (Uebler-Effekt). Für kleine Kugeln ergibt sich zwar kein derartiger Effekt, doch tritt dafür ein neues Phänomen auf: Wenn der halbe Öffnungswinkel des Kegels um etwa 80° oder darüber liegt, geraten einige der Kugeln in die Zone der Sekundarströmungen. Die daraus resultierende Separation sollte sich durch Verkleinerung des Kegelwinkels verringern.