К РЕОЛОГИИ СУСПЕНЗИЙ: МАСШТАБНЫЙ ЭФФЕКТ В МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ СУСПЕНЗИЯХ ЗА СЧЕТ УЧЕТА ТРЕНИЯ МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ И ЖИДКОСТЬЮ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 24 > №3 / 2018 / Страницы: 335-348

К РЕОЛОГИИ СУСПЕНЗИЙ: МАСШТАБНЫЙ ЭФФЕКТ В МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ СУСПЕНЗИЯХ ЗА СЧЕТ УЧЕТА ТРЕНИЯ МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ И ЖИДКОСТЬЮ

, ,

Аннотация:

В работе исследованы модели вязкости суспензий на основе «классического» осреднения вязкости по Рейссу и с учетом динамического трения жидкости о частицу. Установлено, что учет трения определяет масштабный эффект, проявляющийся в том, что вязкости и жидкости, и «сухих» частиц в композиции имеют большие величины, чем вне композиции. Для мелкодисперсных суспензий при ненулевом коэффициенте динамического трения характерная толщина погранслоя соизмерима с расстоянием между частицами, и масштабный эффект вносит существенную поправку в вязкость суспензии по сравнению с «классическим» осреднением по Рейссу. По аналогии с гипотезами осреднения модулей упругости в теории композитов, в гидродинамике суспензий предложены соответствующие гипотезы осреднения динамических вязкостей. Сформулированы гипотезы эффективного включения, эффективной жидкости, эффективной объёмной доли и гипотеза трех фаз, позволяющие учесть масштабные эффекты первого порядка в гидродинамике Навье-Стокса, связанные с трением жидкости и частиц. Формулировки всех перечисленных гипотез являются различными формами одного и того же решения для уравнений Навье-Стокса с краевыми условиями, учитывающими трение жидкости о частицы. Установлено появление специфического для суспензий турбулентного течения, связанного с трением на границе частицы с жидкостью (неидеальным проскальзыванием жидкости). Размер вихрей этого течения напрямую связан с характерной толщиной погранслоя и, соответственно, с коэффициентом динамического трения. Этот факт позволяет предложить новую методику определения коэффициента динамического трения по известной вязкости суспензии и характерной толщине погранслоя.

10