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湍流中的聚合物断裂。 (英语) Zbl 1461.76015号

摘要:湍流中的聚合物会受到强烈的应变,这可能导致聚合物断裂,从而限制了湍流减阻和弹性湍流等现象的实验研究和应用。本文通过基于高斯时滞相关随机流的随机建模与聚合物单向(被动)和双向(主动)耦合的直接数值模拟(DNS)相结合的方法,研究了均质各向同性湍流中的聚合物剪切,模拟为珠-弹簧链和流动。对于被动聚合物的第一次断裂,随机模型对未断裂聚合物分数的时间演化和聚合物存活的统计数据进行了分析预测,结果与DNS的结果一致。通过双向耦合DNS(活性聚合物)研究了剪切对湍流聚合物溶液动力学的影响。我们的结果表明,由于拉伸聚合物的反馈,动能耗散的减少是一种固有的瞬态效应,随着聚合物的分解,这种效应会消失。因此,通过中间聚合物弛豫时间使总耗散减少最大化,聚合物在该时间内显著拉伸,但不会太快断裂。我们还研究了断裂后形成的聚合物碎片的动力学;这些子聚合物本身可以经历随后的、重复的裂解,以产生具有一定松弛时间和断裂速率的聚合物层次群体。

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76A05型 非牛顿流体
76F05型 各向同性湍流;均匀湍流
82D60型 聚合物统计力学
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