Реология тиксотропных дисперсий. Переходные явления при увеличении скорости сдвига

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Структурная реологическая модель использована для описания тиксотропной дисперсной системы диоксида кремния в масле. Модель включает в себя кинетическое уравнение процессов формирования и разрушения агрегатов частиц и реологическое уравнение, содержащее структурный параметр (количество агрегированных частиц в единице объема). Рассмотрен случай равновесного пластичного течения, который соответствует экспериментальным кривым течения. Рассчитаны коэффициенты реологического уравнения. Переходный процесс при ступенчатом увеличении скорости сдвига от γ˙1 к γ˙2 рассматривается как переход от одного равновесного состояния течения к другому равновесному состоянию через определенное неравновесное состояние течения. Вводится коэффициент отклонения от равновесия и рассчитывается его зависимость ζ(t) с использованием экспоненциальных функций, определяется предельная величина ζ0. Выполнена аппроксимация переходных зависимостей τ1/2(t).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Н. Матвеенко

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Московская государственный социально-гуманитарный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: 13121946VNM@gmail.com

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Химический факультет

Россия, Москва; 140411, Коломна

Е. А. Кирсанов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Московская государственный социально-гуманитарный университет

Email: Kirsanov47@mail.ru

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Химический факультет

Россия, Москва; 140411, Коломна

Список литературы

  1. Barnes H.A. // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1997. V. 70. P. 1.
  2. Yufei Wei. Investigating and Modeling the Rheology and Flow Instabilities of Thixotropic Yield Stress Fluids. A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Chemical Engineering). University of Michigan, 2019. 139 p.
  3. Mujumdar A., Beris A.N., and Metzner A.B. // J. of Non-Newtonian Fluid Mech. 2002. V. 102. P. 157.
  4. Cross M. // J. Colloid Sci. 1965. Vol. 20. P. 417.
  5. Кирсанов Е.А., Матвеенко В.Н. Неньютоновское течение дисперсных, полимерных и жидкокристаллических систем. Структурный подход: монография М.: Техносфера, 2016. 384 с. [Kirsanov E.A., Matveenko V.N. Non-Newtonian flow of dispersed, polymer and liquid crystal systems. Structural approach. Moscow: Technosphere, 2016, 384 p. (in Russ.)].
  6. Кирсанов Е.А., Матвеенко В.Н. Вязкость и упругость структурированных жидкостей: монография М.: Техносфера, 2022. 284 с. [Kirsanov E.A., Matveenko V.N. Viscosity and elasticity of structured liquids. Moscow: Technosphere, 2022, 284 p. (in Russ.)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема переходного процесса при пошаговом увеличении скорости сдвига от до : а — ступенчатое увеличение скорости сдвига; б — изменение напряжения сдвига со временем при сохранении исходной структуры вещества (тонкая сплошная линия), снижение напряжения при разрушении структуры после достижения скорости (штриховая линия), изменение напряжения при разрушении структуры в начале интервала перехода (жирная сплошная линия).

Скачать (112KB)
3. Рис. 2. Кривые течения в режиме CR↑ тиксотропной дисперсии диоксида кремния в масле при объемной концентрации 0.029 и диаметре частиц 16 нм: а — в двойных логарифмических координатах; б — в корневых координатах на полном интервале измерений; в — в корневых координатах на интервале низких скоростей сдвига. Пунктирная линия соответствует аппроксимации из области высоких скоростей.

Скачать (147KB)
4. Рис. 3. Кривые течения в режиме CR↓ тиксотропной дисперсии диоксида кремния в масле при объемной концентрации 0.029 и диаметре частиц 16 нм: а — в двойных логарифмических координатах; б — в корневых координатах на полном интервале измерений; в — в корневых координатах на интервале низких скоростей сдвига. Пунктирная линия соответствует аппроксимации из области высоких скоростей.

Скачать (138KB)
5. Рис. 4. Кривые течения в режиме CS↓ тиксотропной дисперсии диоксида кремния в масле при объемной концентрации 0.029 и диаметре частиц 16 нм: а — в двойных логарифмических координатах; б — в корневых координатах на полном интервале измерений; в — в корневых координатах на интервале низких скоростей сдвига. Пунктирная линия соответствует аппроксимации из области высоких скоростей

Скачать (133KB)
6. Рис. 5. Зависимость напряжения сдвига от времени при пошаговом увеличении скорости сдвига от  = 0.1 до  = 5.0 с-1: а — зависимость корня напряжения сдвига от логарифма времени; б — зависимость корня напряжения сдвига от времени. Горизонтальные пунктирные линии соответствуют напряжению сдвига при равновесном течении при скорости (15 а) и напряжению сдвига неравновесного течения при той же скорости после перехода от  до (15 б). Сплошная линия — аппроксимация по уравнению (15 г) с использованием уравнения (17).

Скачать (142KB)
7. Рис. 6. Зависимость коэффициента отклонения от равновесия ζ от времени при пошаговом увеличении скорости сдвига от  = 0.1 до  = 5.0 с-1: а — зависимость ζ(t) в двойных логарифмических координатах; б — зависимость ζ от времени на интервале от нуля до 20 с. ζ0 = 2.815. Кружки — значения, полученные из уравнения (18), сплошная линия — аппроксимация по уравнению (17).

Скачать (108KB)
8. Рис. 7. Зависимость напряжения сдвига от времени при пошаговом увеличении скорости сдвига от = 0.1 до = 2.5 с-1: а — зависимость корня напряжения сдвига от логарифма времени; б — зависимость корня напряжения сдвига от времени. Горизонтальные пунктирные линии соответствуют напряжению сдвига при равновесном течении при скорости  (15а) и напряжению сдвига неравновесного течения при той же скорости после перехода от  до (15б).

Скачать (126KB)
9. Рис. 8. Зависимости коэффициента отклонения от равновесия ζ от времени при пошаговом увеличении скорости сдвига от  = 0.1 до  = 2.5 с-1: а — зависимость ζ(lg t); б — зависимость ζ от времени t. ζ0 = 2.404. Кружки — значения, полученные из уравнения (18), сплошная линия — аппроксимация по уравнению (17).

Скачать (106KB)
10. Рис. 9. Зависимости напряжения сдвига и коэффициента отклонения от равновесия от времени при ступенчатом увеличении скорости сдвига от  = 0.1 до = 1.0 с-1: а — зависимость корня напряжения сдвига от логарифма времени; б — зависимость ζ(lg t). ζ0 = 1.845. Горизонтальные пунктирные линии соответствуют напряжению сдвига при равновесном течении при скорости  (15а) и напряжению сдвига неравновесного течения при той же скорости после перехода от  до (15б)

Скачать (114KB)
11. Рис. 10. Зависимость напряжения сдвига и коэффициента отклонения от равновесия от времени при ступенчатом увеличении скорости сдвига от  = 1.0 до  = 9.0 с-1: а — зависимость корня напряжения сдвига от логарифма времени; б — зависимость ζ(lgt). ζ0 = 2.108. Горизонтальные пунктирные линии соответствуют напряжению сдвига при равновесном течении при скорости  (15а) и напряжению сдвига неравновесного течения при той же скорости после перехода от до  (15б).

Скачать (116KB)
12. Рис. 11. Зависимости корня сдвиговой вязкости от времени при пошаговом увеличении скорости сдвига от  = 0.1 с-1 до значения , указанного на графике. Пунктирными линиями показаны значения вязкости в начале процесса разрушения структуры и значения вязкости после достижения равновесия

Скачать (81KB)

© Российская академия наук, 2025