Techenie razbavlennykh rastvorov polimerov cherez kanal s bol'shim prepyatstviem pri malykh chislakh Reynol'dsa

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Добавление даже малого количества полимеров с высокой степенью полимеризации существенно меняет реологические свойства жидкости. Полимеры, находясь в потоке жидкости, растягиваются, из-за чего у такого раствора появляются упругие свойства. При малых числах Рейнольдса упругость может стать существеннее сил инерции. В работе измерялась разница давления между двумя точками в канале и средний массовый поток жидкости (со средней скоростью ❬v❭) через канал шириной 2.5 мм, высотой 1 мм и вертикально ориентированным цилиндрическим препятствием диаметром d = 1 мм по центру канала. При числе Вайсенберга Wi = λ❬v❭/d (где λ – наибольшее время релаксации полимера) выше критического значение сопротивления потока жидкости (вычисленное из разности давления и среднего потока) в канале превышает ламинарное значение и, одновременно с этим, впервые наблюдался рост флуктуаций разности давления между двумя точками в канале с большим препятствием. Также были получены спектры флуктуаций разности давления. Полученные результаты указывают на то, что полимеры переходят в существенно растянутое состояние, что проявляется в вязкоупругих свойствах растворов.

References

  1. B. A. Toms, Some observations on the flow of linear polymersolutions through straight tubes at large reynolds numbers, in Proceedings of the 1st International Congress on Rheology, North Holland Publ. Co., Amsterdam, The Netherlands, (1949), v. 2, p. 135.
  2. R. G. Larson, Constitutive equations for polymer melts and solutions: Butterworths series in chemical engineering, Butterworth-Heinemann, London, England (2013).
  3. P. E. Arratia, C. C. Thomas, J. Diorio, and J. P. Gollub, Phys. Rev. Lett. 96(14), 144502 (2006).
  4. R. Poole, M. Alves, and P. J. Oliveira, Phys. Rev. Lett. 99(16), 164503 (2007).
  5. E. G. Shaqfeh, Annu. Rev. Fluid Mech. 28, 129 (1996).
  6. R. G. Larson, Nature 405(6782), 27 (2000).
  7. A. Groisman and V. Steinberg, Nature 405(6782), 53 (2000).
  8. V. Steinberg, Annu. Rev. Fluid Mech. 53(1), 27 (2021).
  9. A. Groisman and V. Steinberg, Nature 410(6831), 905 (2001).
  10. B. Traore, C. Castelain, and T. Burghelea, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 223, 62 (2015).
  11. R. Whalley, W. Abed, D. Dennis, and R. Poole, Theoretical and Applied Mechanics Letters 5(3), 103 (2015).
  12. W. M. Abed, R. D. Whalley, D. J. Dennis, and R. J. Poole, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 231, 68 (2016).
  13. D.-Y. Li, X.-B. Li, H.-N. Zhang, F.-C. Li, S. Qian, and S. W. Joo, Microfluidics and Nanofluidics 21, 1 (2017).
  14. A. Varshney and V. Steinberg, Phys. Rev. Fluids 3(10), 103302 (2018).
  15. A. Varshney and V. Steinberg, Nat. Commun. 10(1), 652 (2019).
  16. M. V. Kumar, A. Varshney, D. Li, and V. Steinberg, Phys. Rev. Fluids 7(8), L081301 (2022).
  17. B. Qin, P. F. Salipante, S. D. Hudson, and P. E. Arratia, Phys. Rev. Lett. 123(19), 194501 (2019).
  18. S. Peng, T. Tang, J. Li, M. Zhang, and P. Yu, J. Fluid Mech. 959, A16 (2023).
  19. J. Francois, D. Sarazin, T. Schwartz, and G. Weill, Polymer 20(8), 969 (1979).
  20. B. H. Zimm, J. Chem. Phys. 24(2), 269 (1956).
  21. W. M. Kulicke and R. Haas, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals 23(3), 308 (1984).
  22. Y. Liu, Y. Jun, and V. Steinberg, J. Rheol. 53(5), 1069 (2009).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).