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棒状分子聚合物溶液的微宏观数值模拟

苏进 欧阳洁 王晓东

棒状分子聚合物溶液的微宏观数值模拟

苏进, 欧阳洁, 王晓东
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  • 利用微宏观耦合方法模拟了棒状分子聚合物溶液在平板Couette流动中的复杂流变行为,其中微宏观模型通过非均匀Doi理论来描述.数值模拟中,应用有限体积方法耦合求解了介观尺度上的Smoluchowski方程和宏观尺度上的流场守恒方程.数值结果不仅得到了若干种典型的流动类型,而且还预测了另外两种新的复合瑕疵结构.数值试验表明:棒状分子聚合物的流变结构主要依赖于De数、分子相对尺度以及溶液浓度常数的取值;并且De数对分子指向矢的翻滚周期、随流取向角等微观特性也均有明显影响.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重大项目(批准号:10590353 ), 国家自然科学基金(批准号:10871159), 国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2005CB321704 )资助的课题.
    [1]

    [1]Keunings R 2001 Computational Fluid Dynamics Journal. 9(4) 449

    [2]

    [2]Zhang H P, Ouyang J,Ruan C L 2009 Acta Phys. Sin. 58 619(in Chinese) [张红平、 欧阳洁、 阮春蕾 2009 物理学报 58 619]

    [3]

    [3]Zhou R, Forest M G, Wang Q 2005 Multi-scale Model. Simul. 3(4) 853

    [4]

    [4]Forest M G, Zhou R, Wang Q 2005 Multi-scale Model. Simul. 4(4) 1280

    [5]

    [5]Green M J, Brown R, Armstrong R C 2009 J. Non-Newtonian Fluid Mech.157 34

    [6]

    [6]Doi M, Edwards S F 1986 The Theory of Polymer Dynamics (Oxford: Oxford University Press) p289

    [7]

    [7]Yu H J, Zhang P W 2007 J. Non-Newtonian Fluid Mech.141 116

    [8]

    [8]E W N, Zhang P W 2004 Phys. Rev. E 65 051504

    [9]

    [9]Zhou N. 2005 MS dissertation (Peking: Peking University) (in Chinese) [周娜 2005 硕士论文 (北京: 北京大学)]

    [10]

    ]Strang G 1968 SIAM J.Num. Anal.5 506

    [11]

    ]Tao W Q 2004 Numerical Heat Transfer(Xian: Xian Jiaotong University Press) p176 (in Chinese) [陶文铨 2004 数值传热学 (西安: 西安交通大学出版社) 第176页][12]Rey A D, Tsuji T 1998 Phys. Rev. E 57 5610

  • [1]

    [1]Keunings R 2001 Computational Fluid Dynamics Journal. 9(4) 449

    [2]

    [2]Zhang H P, Ouyang J,Ruan C L 2009 Acta Phys. Sin. 58 619(in Chinese) [张红平、 欧阳洁、 阮春蕾 2009 物理学报 58 619]

    [3]

    [3]Zhou R, Forest M G, Wang Q 2005 Multi-scale Model. Simul. 3(4) 853

    [4]

    [4]Forest M G, Zhou R, Wang Q 2005 Multi-scale Model. Simul. 4(4) 1280

    [5]

    [5]Green M J, Brown R, Armstrong R C 2009 J. Non-Newtonian Fluid Mech.157 34

    [6]

    [6]Doi M, Edwards S F 1986 The Theory of Polymer Dynamics (Oxford: Oxford University Press) p289

    [7]

    [7]Yu H J, Zhang P W 2007 J. Non-Newtonian Fluid Mech.141 116

    [8]

    [8]E W N, Zhang P W 2004 Phys. Rev. E 65 051504

    [9]

    [9]Zhou N. 2005 MS dissertation (Peking: Peking University) (in Chinese) [周娜 2005 硕士论文 (北京: 北京大学)]

    [10]

    ]Strang G 1968 SIAM J.Num. Anal.5 506

    [11]

    ]Tao W Q 2004 Numerical Heat Transfer(Xian: Xian Jiaotong University Press) p176 (in Chinese) [陶文铨 2004 数值传热学 (西安: 西安交通大学出版社) 第176页][12]Rey A D, Tsuji T 1998 Phys. Rev. E 57 5610

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-05-05
  • 修回日期:  2009-09-04
  • 刊出日期:  2010-05-15

棒状分子聚合物溶液的微宏观数值模拟

  • 1. 西北工业大学应用数学系,西安 710129
    基金项目: 

    国家自然科学基金重大项目(批准号:10590353 ), 国家自然科学基金(批准号:10871159), 国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2005CB321704 )资助的课题.

摘要: 利用微宏观耦合方法模拟了棒状分子聚合物溶液在平板Couette流动中的复杂流变行为,其中微宏观模型通过非均匀Doi理论来描述.数值模拟中,应用有限体积方法耦合求解了介观尺度上的Smoluchowski方程和宏观尺度上的流场守恒方程.数值结果不仅得到了若干种典型的流动类型,而且还预测了另外两种新的复合瑕疵结构.数值试验表明:棒状分子聚合物的流变结构主要依赖于De数、分子相对尺度以及溶液浓度常数的取值;并且De数对分子指向矢的翻滚周期、随流取向角等微观特性也均有明显影响.

English Abstract

参考文献 (11)

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