黏弹性流体运动特性数值模拟

粘弹性流体力学Oldroyd模型的数学理论共3篇粘弹性流体力学Oldroyd模型的数学理论1粘弹性流体力学Oldroyd模型的数学理论随着工业生产的不断发展和科学技术的不断进步，粘弹性流体力学在物理、化学、生物医学、石油化工等领域得到了广泛应用。

作为一种特殊的非牛顿流体，粘弹性流体的表现和性质与牛顿流体有很大的区别，因此建立相应的数学模型和理论研究也成为了当今流体力学研究的热点。

粘弹性流体的本质是两种性质不同但相互耦合的物理机制，即粘性和弹性。

其中粘性是指流体呈现由牛顿运动定律描述的黏性阻尼现象，而弹性是指流体分子间的一种内聚力，使其呈现某些固体材料的特征。

在构建粘弹性模型时，需要考虑以上两种机制对流体行为的复杂影响。

Oldroyd模型是一种用于描述粘弹性流体的经典模型，在理论研究和实际应用中具有重要意义。

Oldroyd模型的基本假设是，粘弹性流体的应力张量既包含粘性和弹性的贡献，又与应变率的时间演化有关。

为了解释这一假设，引入了一组中间变量-粘弹性应力张量，并构建了相应的微分方程组。

Oldroyd模型给出了粘弹性流体的基本性质，包括流变特征、时间依赖性、滞后等等。

其中，一个重要的性质是非线性，也就是说，在应变率较高的情况下会出现复杂的非线性效应。

这种非线性效应对于粘弹性流体的流动性质产生了极大的影响，成为目前数学理论研究的一个重要课题。

在数学理论研究中，研究者通过各种数学方法和技巧，对Oldroyd模型进行了深入的探索和研究。

其中，最基本的是方程的解的存在性和唯一性问题。

针对这个问题，Hilbert在20世纪30年代提出了著名的证明方法，后来在流体力学中获得了广泛应用。

除此之外，研究者还针对Oldroyd模型的非线性性质展开了深入的研究。

他们使用了各种数学工具，包括常规分析、代数拓扑学、几何分析、动力系统等等，对方程组的稳定性、动力学行为等问题进行了深入探讨。

随着科学技术的不断发展，现代数学在粘弹性流体力学中的应用也越来越广泛。

粘弹性流体的数值模拟与应用研究一、前言粘弹性流体作为重要的物质研究对象，具有许多独特的力学特性和广泛的应用领域。

其特性呈现出多尺度和多物理场耦合的特质，给其数值模拟带来了很大的挑战。

本文将介绍近年来该领域的研究进展和一些关键技术应用。

二、基本理论与模型粘弹性流体最早被描述为Maxwell模型，在该模型中，流体被认为是由独立的弹性元件和粘性元素组成的。

由于其在实际应用场景中的复杂性，研究者们又提出了一些更为精细的模型。

（1）Oldroyd模型Oldroyd模型是一种经典的粘弹性流体模型，它引入了两个矢量场来描述流体的运动。

这两个场分别表示流体的应力和滑移。

然而，由于其假设的流体结构存在缺陷，无法很好地描述部分实际应用场景。

（2）FENE-CR模型FENE-CR模型是另一种常用的模型，它能够更好地反映流体的拉伸力和回弹力。

该模型在很多领域有广泛的应用，但是它依然存在参数调节等问题。

三、数值模拟方法为了更好地研究粘弹性流体在不同环境下的行为，研究者们普遍采用数值模拟方法。

数值模拟方法包含了有限元方法、有限差分方法和有限体积方法等。

（1）有限元方法有限元方法是一种在物理意义上更加明确的方法，它通过把大网格分为多个子网格，并在每个网格中建立解析式的方法来模拟流体的行为。

该方法既可以高效地模拟复杂的流体行为，又可以考虑不同尺度上的效应，具有广泛的应用。

（2）有限体积方法有限体积方法是一种基于离散数学理论的方法，它可以在有限的时间和空间内对流体场进行数值求解。

该方法优化了数值计算和分数步算法，同时考虑了边界条件和粘性耗散等关键问题。

四、应用研究粘弹性流体作为重要的物质研究对象，在许多领域都得到了广泛的应用。

（1）化妆品工业化妆品工业是粘弹性流体的重要应用领域之一。

在化妆品的乳化、稳定及流动性等问题中，粘弹性流体起着重要的作用。

比如，在牙膏生产中，压缩机的设计和优化需要对粘弹性流体作出很多的理论分析和实验研究。

Oldroyd-B黏弹性液滴碰撞过程的数值模拟关新燕;富庆飞;刘虎;杨立军【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2022(54)3【摘要】复杂的流变特性使凝胶推进剂的雾化过程存在一定困难,这制约了它的发展.聚合物胶凝剂的加入使凝胶推进剂具有黏弹性,从而在雾化时会产生黏弹性液滴,因此为了进一步认识凝胶推进剂的雾化机理、提高凝胶推进剂的雾化性能,对黏弹性液滴的碰撞行为进行数值模拟研究.针对凝胶推进剂雾化过程中出现的液滴撞击现象,考虑流体具有的黏弹性效应,采用流体体积法(VOF)、自适应网格细化技术(AMR)和对数构象张量方法相结合,使用Oldroyd-B本构模型描述液滴的黏弹性,对两个相等体积的黏弹性液滴的碰撞过程进行直接数值模拟,主要关注黏弹性液滴的正撞过程,研究了松弛时间、黏度比、韦伯数对液滴正撞的影响,并对不同参数下黏弹性液滴的撞击过程进行能量计算,另外观察了不同偏心度下的液滴碰撞行为.通过改变撞击速度,得到了合并和反弹的碰撞结果,结果表明增大松弛时间有利于合并液滴的挤压和回缩程度,并且延迟液滴的变形过程,这与牛顿流体得到的结果不同.增大黏度比会阻碍合并液滴的振荡行为,碰撞的偏心程度较大时会出现拉伸旋转,偏心度越大时拉伸距离越长,偏心度越小时动能耗散的速率越快,并且耗散的动能越多.【总页数】9页(P644-652)【作者】关新燕;富庆飞;刘虎;杨立军【作者单位】北京航空航天大学宇航学院;北京宇航系统控制研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ021.1【相关文献】1.气液旋流器内液滴破碎和碰撞的数值模拟2.凝胶模拟液液滴碰撞的SPH数值仿真3.油水分离过程中液滴碰撞动力学数值模拟4.二元海水液滴对心碰撞过程数值模拟5.气体介质中海水液滴碰撞过程数值模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

用有限体积法对粘弹性流体的扩张流动进行数值模拟第１６卷第１期２００９年２月特种油气藏ＳｐｅｃｉａｌＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅ爆ｅｒｖｏｉｍＶｏＬ１６Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２００９文章编号：１００６—６５３５（２００９）０１—００７５—０４前言用有限体积法对粘弹性流体的扩张流动进行数值模拟姜海梅１，尹洪军１，苏宇驰２，黄本辉３（１．提高油气采收率教育部重点实验室大庆石油学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．中海油服务股份有限公司，北京１０１１４９；３．中海油服湛江分公司，广东湛江５２４０５７）摘要：采用Ｐｈａｎ—Ｔｈｉｅｎ—Ｔａｎｎｅｒ（Ｐｒｒ）本构方程，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性。

利用有限体积法对粘弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟；绘制了流函数和速度等值线图、轴向距离与中心线速度图；研究了粘弹性的变化对微观波及效率的影响。

数值模拟结果表明，聚合物溶液的粘弹性是影响波及效率的主要因素。

凸角处的流动区域随着弹性的增加而不断增大，因此滞留区域不断减小，微观波及效率不断增大；具有粘弹特性的聚合物溶液相比于纯粘性的牛顿流体更利于提高驱油效率。

关键词：ｍ’；本构方程；有限体积法；聚合物溶液；粘弹性；波及效率；数值模拟中图分类号ＩＴＥ３１２；ＴＥ３１９文献标识码：Ａ水驱油过程中，多孔介质中的残余油一般难以被驱替出来，而聚合物溶液驱替效果较好。

很多研究者通过实验研究证实，粘弹性聚合物溶液能够提高微观驱油效率…。

近年来，用数值模拟方法描述聚合物溶液的流动特性得到高度重视。

由于聚合物溶液的粘弹性和油藏中残余油所在真实孔道形状的多样性，数值方法在计算中应用十分复杂。

为方便理论研究，这些微观孔隙往往需要简化处理，如简化为突扩对称模型、突缩对称模型和带有盲端的微观孔道模型等旧。

】。

利用有限体积法对粘弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟，绘制流函数、速度等值线图、轴向距离与中心线速度图。

黏弹性流体力学研究中的弹性效应分析引言黏弹性流体是一种特殊的流体，其流动特性既受到黏性的影响，也受到弹性的影响。

在研究黏弹性流体力学时，必须考虑到弹性效应对流体流动行为的影响。

本文将详细分析黏弹性流体力学研究中的弹性效应，以期深入理解这一领域。

黏弹性流体的特性黏弹性流体具有独特的流动特性，其特点如下： 1. 延展性: 黏弹性流体能够以较小的应力下发生很大的变形。

2. 回弹性: 黏弹性流体在停止外力作用后能够恢复原状或接近原状。

3. 补偿时间: 黏弹性流体具有补偿能力，可以在流动中适应外界环境变化。

4. 结构耗散: 黏弹性流体的流动过程中存在结构的重组和破坏。

弹性效应对黏弹性流体力学研究的影响黏弹性流体力学研究在很大程度上依赖于弹性效应的考虑，弹性效应对流体流动的影响主要体现在以下几个方面：弹性模量的测定弹性模量是衡量黏弹性流体中弹性效应的重要参数，它可以通过实验方法测定得到。

常用的测定方法包括剪切杆测试、剪切振动测试和动态拉伸测试等。

这些方法通过施加外力并测量流体的应变来计算弹性模量，从而揭示流体中弹性效应的特征。

力学行为的描述黏弹性流体力学中，弹性效应对力学行为的描述起着重要的作用。

流体的粘滞效应和弹性效应共同决定了流体的力学行为。

根据流变学理论，可以通过引入弹性效应的流体模型来描述流体的力学行为，例如，Maxwell模型、Kelvin模型和Oldroyd模型等。

这些模型可用于模拟黏弹性流体的应力-应变关系。

流动行为的预测弹性效应在预测黏弹性流体流动行为中发挥着重要作用。

在模拟黏弹性流体的流动过程时，必须考虑到弹性效应对流体动力学行为的影响。

通过引入弹性效应的流体模型，可以预测黏弹性流体在不同流动条件下的行为，如层流和湍流过渡、流动的稳定性和剪切层的形成等。

弹性效应的尺度依赖性弹性效应在黏弹性流体力学中的研究中还表现出尺度依赖性。

尺度效应是指由于尺度效应引起的材料力学性质随尺度的改变而发生变化，在弹性效应的研究中，尺度效应尤为重要。

三维小球随机堆积多孔介质内黏弹性流体流动数值模拟分析贾雯;苏晓辉;曹元博
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】复杂流体在多孔介质内的流动广泛存在于自然界和工业生产中,研究复杂流体的非牛顿特性对多孔介质内流动的影响具有重要的意义。

基于黏弹性流体本构方程,对三维颗粒随机堆积的多孔介质模型进行研究,获得了流体流变性质对多孔介质内流动特性的影响规律。

研究发现,流体的流变性质对多孔介质流场内流动的压力降和渗透率等有着显著的影响。

对于黏弹性流体来说,随着弛豫时间的增大,即流体的弹性增强,导致流场内压力降减小,渗透率增大;当表征剪切稀化效应的迁移因子增大时流场内部压力降减小,渗透率增大。

【总页数】5页(P12-16)
【作者】贾雯;苏晓辉;曹元博
【作者单位】西安石油大学新能源学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE832
【相关文献】
1.颗粒堆积多孔介质内幂律流体的流动阻力特性
2.多孔介质电渗流动计算流体力学模拟与实验研究(Ⅰ)多孔介质电渗流动的CFD模拟
3.基于Chebyshev配置点谱方
法的多孔介质平板通道内的流体流动数值模拟4.多孔介质随机堆积填充床内流体流动的数值模拟研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中的应用共3篇FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中的应用1FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中的应用粘弹性流体是指既具有粘性又具有弹性的流体，在许多工程和科学领域中有着重要的应用。

然而，由于其复杂的流动性质和非线性行为，研究粘弹性流体的流动行为一直是一个具有挑战性的课题。

为了更好地理解和掌握粘弹性流体的运动特性，数值模拟成为了一种重要的手段。

FLUENT作为流体力学领域中广泛应用的商业软件，也可以被应用于粘弹性流体的流动数值模拟中。

FLUENT可以实现不同类型的粘弹性流体的数值模拟，包括线性黏弹性流体、非线性黏弹性流体、Coleman-Noll弹性体等。

其中，到目前为止，非线性黏弹性流体的数值模拟是最具挑战性的任务之一。

FLUENT在非线性黏弹性流体的数值模拟中采用了双物质模型和假设平衡法。

双物质模型是基于两种不同的流体模型，并在它们之间建立一个转换区域。

对于粘弹性流体，FLUENT采用了一种称为自由液体法(Free Surface Tracking)的方法来模拟转换区域。

这种方法可以将粘性流体转换到弹性流体，从而更好地考虑流体的非线性行为。

此外，FLUENT采用了假设平衡法(HB)来处理粘弹性流体的数值模拟。

HB法是一种通过利用流体力学方程中的守恒律和耗散定律分析流体特性的方法，其能够保持物理量的局部平衡状态。

FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中的应用具有很高的准确性和可靠性。

例如，在输送高浓度聚合物溶液的管道中，流体黏度随着浓度的增加而增大，从而进一步造成热失控和管道堵塞的现象。

FLUENT可以模拟出这种流体的粘弹性特性，并对传输过程中的温度和应力场进行计算。

此外，FLUENT还可以模拟其他粘弹性流体的流动，如液晶、生物流体、纳米颗粒悬浮体等。

然而，FLUENT在粘弹性流体流动数值模拟中还有一些限制。

首先，由于粘弹性流体的非线性特性，模拟结果可能会受到模型参数的影响。

流体动力学中的黏弹性流体研究引言流体动力学是研究流体运动规律的物理学科，黏弹性流体是其中的一个重要分支。

黏弹性流体具有介于液体和固体之间的特性，既具有流体的流动性，又具有固体的弹性。

在工程领域中，黏弹性流体的研究在物料加工、油田开发、生物医学等多个方面具有重要应用价值。

本文将探讨黏弹性流体的定义、性质、流动行为以及相关研究方法与应用领域。

一、黏弹性流体的定义与分类1.1 定义黏弹性流体是指在外力作用下具有应力和应变关系不仅取决于变形速度和应变量，而且还取决于变形历史的流体。

与牛顿流体和非牛顿流体相比，黏弹性流体展现出了更为复杂的性质。

1.2 分类黏弹性流体按照性质可分为两类：线性黏弹性流体和非线性黏弹性流体。

线性黏弹性流体的应力与应变呈线性关系，而非线性黏弹性流体的应力与应变则不是线性关系。

二、黏弹性流体的性质与特点黏弹性流体具有以下几个基本性质与特点：2.1 弹性本质黏弹性流体具有固体的形变回复能力，即具有弹性本质。

当外力停止作用时，黏弹性流体会恢复到初始状态，这与牛顿流体和非牛顿流体在停止外力作用后无法恢复的特性有所区别。

2.2 流变性黏弹性流体的应力-应变关系与变形速率密切相关，即流体的黏度会随着变形速度的变化而发生变化。

这种特性使得黏弹性流体具有复杂的流变性质。

2.3 液体性质与固体相比，黏弹性流体更接近液体，具有流动性。

黏弹性流体的流动性使得其在流体力学中具有重要地位，并广泛应用于工程领域。

黏弹性流体的流动行为比较复杂，受多个因素的影响。

主要包括应变速率、外力作用、温度等因素。

3.1 应变速率的影响黏弹性流体的黏度随应变速率的变化而变化。

当应变速率较低时，黏弹性流体呈现出较低的黏度值；当应变速率增加时，黏度也会随之增加。

这种应变速率对黏度的敏感性使得黏弹性流体在实际应用中需要进行合适的设定与控制，以满足不同流动条件的要求。

3.2 外力作用的影响外力的作用对黏弹性流体的流动行为具有重要影响。