TY - JOUR

T1 - Нестационарные течения вязкоупругой жидкости в модели Джонсона — Сигалмана с несколькими временами релаксации

AU - Кармушин, Степан Романович

N1 - Кармушин, С. Р. Нестационарные течения вязкоупругой жидкости в модели Джонсона — Сигалмана с несколькими временами релаксации / С. Р. Кармушин // Прикладная механика и техническая физика. – 2025. – DOI 10.15372/PMTF202515638. – EDN WINGYR. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 25-21-00216).

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - В настоящей работе рассмотрены одномерные нестационарные течения несжимаемой неньютоновской вязкоупругой жидкости между параллельными пластинами в рамках модели Джонсона – Сигалмана с несколькими временами релаксации. Ключевой особенностью рассматриваемой модели является ее гиперболичность в широком диапазоне параметров течения. Выведен общий вид такой модели с n временами релаксации (модами), а также представлена замена переменных, позволяющая записать уравнения модели в консервативном (дивергентном) виде. Проведена серия расчетов нестационарных течений в различных режимах, на основе которой продемонстрировано возникновение эффекта сдвигового расслоения (shear banding) при увеличении средней скорости потока. Построены диаграммы зависимости напряжения сдвига на стенке канала от скорости сдвига, а также расхода от градиента давления для плоских стационарных течений Куэтта и Пуазейля соответственно. Проведена валидация построенных диаграмм путем сравнения с рядом экспериментальных данных. Исследована структура стационарных решений со сдвиговым расслоением, получаемых как численный предел нестационарных решений. Сформулировано правило отбора стационарных решений, асимптотически реализующихся в численных нестационарных расчетах. Проанализировано явление гистерезиса при циклическом изменении скорости потока.

AB - В настоящей работе рассмотрены одномерные нестационарные течения несжимаемой неньютоновской вязкоупругой жидкости между параллельными пластинами в рамках модели Джонсона – Сигалмана с несколькими временами релаксации. Ключевой особенностью рассматриваемой модели является ее гиперболичность в широком диапазоне параметров течения. Выведен общий вид такой модели с n временами релаксации (модами), а также представлена замена переменных, позволяющая записать уравнения модели в консервативном (дивергентном) виде. Проведена серия расчетов нестационарных течений в различных режимах, на основе которой продемонстрировано возникновение эффекта сдвигового расслоения (shear banding) при увеличении средней скорости потока. Построены диаграммы зависимости напряжения сдвига на стенке канала от скорости сдвига, а также расхода от градиента давления для плоских стационарных течений Куэтта и Пуазейля соответственно. Проведена валидация построенных диаграмм путем сравнения с рядом экспериментальных данных. Исследована структура стационарных решений со сдвиговым расслоением, получаемых как численный предел нестационарных решений. Сформулировано правило отбора стационарных решений, асимптотически реализующихся в численных нестационарных расчетах. Проанализировано явление гистерезиса при циклическом изменении скорости потока.

KW - НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ВЯЗКОУПРУГАЯ ЖИДКОСТЬ

KW - РЕОЛОГИЯ

KW - НЕЛИНЕЙНАЯ ГИПЕРБОЛИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

KW - ОДНОМЕРНЫЕ СДВИГОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ

KW - НЕУСТОЙЧИВОСТЬ

KW - СДВИГОВОЕ РАССЛОЕНИЕ

KW - ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ

KW - ГИСТЕРЕЗИС

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=82279960

U2 - 10.15372/PMTF202515638

DO - 10.15372/PMTF202515638

M3 - статья

JO - Прикладная механика и техническая физика

JF - Прикладная механика и техническая физика

SN - 0869-5032

ER -