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粘弹性流体在大振幅振荡剪切作用下剪切应力响应中偶次谐波的发生。 (英语) Zbl 1143.76316号

小结:在大振幅振荡剪切(LAOS)下实验观察到的聚合物液体的非线性响应通常以剪切应力傅里叶谱中激发频率的奇次谐波的存在为特征。甚至还观察到振幅相对较小的谐波,其出现通常归因于壁面滑移现象。在目前的工作中,我们表明壁面滑移不是偶数谐波发生的必要条件。为此,我们使用单调或非单调粘弹性本构方程(即分别使用Giesekus和Johnson-Segalman模型)对两个无限平行板之间的平面LAOS流动进行了非线性研究。该分析考虑了空间非均匀速度场和应力场。我们假设无滑移边界条件,并通过谱方法研究惯性、弹性和剪切变薄的组合效应。在无惯性单调情况下,还进行了正则摄动分析。Giesekus模型的结果表明,弹性和剪切变薄的组合在剪切应力中产生瞬态偶谐波,其寿命和强度因惯性而显著增加。此外,在惯性和高弹性条件下,一维流动对有限的二维扰动是不稳定的。这导致二次流的发展,偶次谐波饱和为较小但有限的值。非单调Johnson-Segalman模型的模拟预测了处于动态平衡的振幅相对较大的偶数谐波。此外,流体的响应是准周期的,出现了不可公度的频率。

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