Эксперимент Кармана с вязкоэластической жидкостью в микроканале при малых числах Рейнольдса

Добавление даже малого количества полимеров с высокой степенью полимеризации существенно меняет реологические свойства жидкости. Из-за растяжения полимеров градиентом скорости в потоке возникает упругое поле напряжений в жидкости. Поэтому разбавленные растворы полимеров относятся к вязкоупругим жидкостям.

При малых числах Рейнольдса упругость может стать существеннее сил инерции. Безразмерный параметр, характеризующий упругие свойства полимера, выражается как произведение наибольшего времени релаксации и характерного градиента скорости, и называется числом Вайсенберга.

В работе измерялась разница давления $\Delta P$ между двумя точками в канале (на расстоянии $L$) и средний массовый поток жидкости через канал с вертикально ориентированным цилиндрическим препятствием. Схема канала (вид сверху и вид сбоку) приведена на схеме ниже. Стрелкой показано направление потока жидкости.

При числе Вайсенберга выше критического, значение сопротивления потока жидкости в канале превышает ламинарное значение и, одновременно с этим, наблюдался рост флуктуаций разности давления между двумя точками в канале с большим препятствием.

Полученные результаты показывают область параметров, в которой упругие эффекты существеннее сил инерции. Переход полимеров в существенно растянутое состояние вызывает рост флуктуаций давления.