Влияние расслоения потока полимерных жидкостей на форму реологических характеристик

Аннотация

Недавно обнаруженный эффект расслоения сдвигового потока полимерных жидкостей вызвал большой интерес не только к изучению физических основ, приводящих к его возникновению, но и к рассмотрению расслоения как основного механизма, ответственного за появление особенностей поведения растворов и расплавов в реометрических течениях. В связи с этим в данной работе проведено исследование влияния этого явления на форму зависимости вращательного момента от угловой скорости, устанавливаемой в экспериментах на ротационном реометре с измерительной ячейкой типа «коаксиальные цилиндры». Для моделирования расслоения использовалась модифицированная модель Виноградова-Покровского с параметрами, обеспечивающими немонотонность кривой течения. Найдены аналитические соотношения для определения полей скорости и напряжения при заданном вращательном моменте. Предложен численный метод нахождения стационарных решений. Обнаружено, что построенная с помощью модели Виноградова-Покровского функция вращательного момента от угловой скорости в случае течения с контролируемой скоростью вращения цилиндра меняет свой характер при различных режимах нагружения. Исследовано влияние на форму этой зависимости времени разгона цилиндра до заданной скорости вращения, типичной для любого экспериментального оборудования. В результате показано, что модель Виноградова-Покровского с немонотонной кривой течения предсказывает для графика в координатах «вращательный момент - угловая скорость» формирование горизонтального участка, так называемого «плато», в случае контролируемой скорости вращения цилиндра и гистерезисной петли при контролируемом вращательном моменте. Такое поведение полученных зависимостей качественно согласуется с характером кривых, построенных на основе экспериментов.