基于COMSOL的非牛顿流体在管道中的流动特性研究

摘要：

在工农业生产中,存在大量非牛顿流体在管道中的流动现象,比如石油钻井采集液的集输、高分子聚合物塑料制品的生产加工等.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,对非牛顿流体在管道内的流动现象进行了数值模拟研究.主要研究了非牛顿流体在不同截面直管中的流动,分析了流体在管道内的速度场分布情况.结果表明,在同一圆管道内,幂律指数的增大会使幂律流体表现出剪切增稠效应,降低流动性,进而缩短流体的速度入口段长度;对于相同的边界条件,不同的管道横截面形状会影响幂律非牛顿流体的速度分布;管内流动的Carreau非牛顿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.

关键词：非牛顿流体、管道、一维剪切、幂律流体

分类号：TS201(食品工业)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金项目51806157

在线出版日期：2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：21-25