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活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究

许晓飞 童松豪 张达 董超 刘凤霞 魏炜 刘志军

许晓飞, 童松豪, 张达, 董超, 刘凤霞, 魏炜, 刘志军. 活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究[J]. 力学学报.
引用本文: 许晓飞, 童松豪, 张达, 董超, 刘凤霞, 魏炜, 刘志军. 活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究[J]. 力学学报.
BROWNIAN DYNAMICS SIMULATION OF RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF ACTIVE FLUIDS[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.
Citation: BROWNIAN DYNAMICS SIMULATION OF RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF ACTIVE FLUIDS[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.

活性流体流变行为的布朗动力学模拟研究

基金项目: 国家级-国家自然科学基金(51876030)

BROWNIAN DYNAMICS SIMULATION OF RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF ACTIVE FLUIDS

  • 摘要: 活性流体在用于开发新材料方面具有巨大潜力,满足这一需求就要定量掌握活性流体所表现的特殊力学行为,特别是流变行为。扩展布朗运动方程,建立自驱动活性粒子的运动模型,基于反向非平衡法确定活性流体的粘度,考察活性粒子体积分数、直行速度和转向扩散系数对活性流体流变行为的影响规律,确定活性流体特殊流变行为的形成机理。结果表明,活性流体的流变曲线可被划分为粘度下降区、过渡区和牛顿区;活性粒子体积分数越高,活性流体的非牛顿特性越显著,活性粒子的直行运动引起活性流体在低剪切速率区域粘度下降,直行运动和转向运动的耦合作用导致中剪切速率区域流变曲线非单调变化,活性粒子频繁发生转向运动会导致活性流体非牛顿特性受到抑制;活性流体的宏观流变学特性和粒子的涨落直接相关,活性粒子体积分数越高、直行速度越快和转向扩散系数越小,活性流体中活性粒子越容易产生显著的涨落;低剪切速率区域内活性粒子涨落明显,随着剪切速率增大,活性粒子的涨落逐渐被削弱,粒子的聚集结构不断被破坏,最终体系的流变行为类似一般被动流体。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-02
  • 网络出版日期:  2021-10-11

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