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摘要
非牛顿流体被大量应用于工业生产中,如利用剪切稀化流体应用的酱类食品生产运输、高分子聚合物在工业生产中的管道运输及钻井用洗井液完井液等。相比传统的牛顿流体,关于非牛顿流体在管道内的流动的研究还有很大发展空间,因此对其机理的研究具有重要的现实意义。借助多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics,对非牛顿流体在不规则管道内的流动现象进行了数值模拟研究,分析了非牛顿流体在管道内的速度场分布、剪切应变速率分布以及黏度分布情况。结果表明,在同一不规则管道中,管内流动的非牛顿Carreau流体的剪切应变速率与黏度关系符合其本构方程特性,相比牛顿流体表现出了明显较差的流动性,且速度场的分布一直保持一致;实验组非牛顿流体的剪切应变速率量级比对照组牛顿流体小很多,解释了两种流体在速度场分布的差异性;验证了Carreau流体构型中剪切应变速率与黏度的负相关关系。
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