Undulatory swimming in shear-thinning fluids: Experiments with C. elegans
微生物的游动行为可受到其流体环境的流变学的强烈影响。在这篇手稿中，我们实验研究剪切稀化粘度的波动游泳者，线虫秀丽隐杆线虫的游泳行为的影响。跟踪方法用于测量游泳运动员的运动学数据（包括推进速度）和速度场。我们发现，剪切稀化粘度修改游泳线虫产生的速度场，但不修改线虫的速度和跳动的运动学。测速数据显示显着增强当地的涡度和流通和流体速度增加线虫的尾巴附近的牛顿流体相比，类似的有效粘度。这些研究结果进行了比较，最近的理论和数值结果。
2014-09-13 physics.flu-dyn
Compression-thinning behavior of bubble suspensions
研究发现气泡悬浮液在压缩时剪切黏度降低的压缩变稀行为，从气泡表面收缩削弱液相阻力加以解释，并建立兼顾剪切与膨胀效应的稀薄悬浮液本构方程。
2024-12-02 physics.flu-dyn
Characteristics of stratified flows of Newtonian/non-Newtonian shear-thinning fluids
本文给出了剪切变稀流体在水平和倾斜槽道中层流分层流动的精确解。本文提出了一种计算Carreau非牛顿流体层流解的迭代算法。精确解用于研究剪切稀化液体的流变性对气/液和液/液两相流特性的影响。研究并流和逆流倾斜系统，包括多解边界的映射。与实际应用有关的方面进行了讨论，如原位滞留，或通过添加一个较低的粘性相实现的润滑效果。这类系统的一个特征是，即使液体具有复杂的流变学（Carreau流体），两相分层流也可以表现为液体在宽范围的操作条件下是牛顿流体。的两种流体模型产生令人满意的预测剪切稀化液体的存在下的能力进行了测试，并提出了一种算法，以先验预测牛顿（零剪切速率粘度）的行为出现在一个给定的操作条件下，以避免大的错误时，幂律被认为是建模的剪切稀化行为的流动特性的预测。两个流体模型封闭隐含的精确解和湍流气体层的影响也得到了解决。
2017-04-26 physics.flu-dyn
Velocity contrasts enhancement for shear thinning solutions flowing in a rough fracture
研究了具有粗糙互补自仿射壁的透明模型裂缝中的流动和输运，裂缝的相对剪切位移为$\vec{u}$。的孔径字段显示长范围的相关性垂直于$\vec{u}$：在该方向上的流动，的宽度和几何形状的前面的染色的剪切变稀的聚合物溶液取代透明的已被研究作为流体流变学和流速的函数。前部宽度随距离线性增加，表明流体的对流在流动路径之间具有低的横向混合。随着流体流变性从低剪切速率下的牛顿性$\dot γ$向较高$\dot γ$值下的剪切稀化行为转变，宽度也随流速增加。在高流速下，宽度也随着聚合物浓度而增加。这些结果表明，对于剪切稀化流体，不同流动通道之间的流速对比增强。通过将裂缝视为一组恒定水力孔径的平行管道的分析模型，可以很好地预测不同聚合物浓度下低和高$\dot γ$值的相对宽度。实验前的几何形状的整体几何形状也预测的理论模型从孔径图。
2007-03-03 physics.flu-dyn
An Insight into Parameter Identifiability Issues in the Carreau-Yasuda Model: a More Consistent Rheological Formulation for Shear-thinning non-Newtonian Inelastic Fluids
针对 Carreau-Yasuda 模型参数可辨识性不足的问题，提出一种物理意义明确、可直接辨识参数并定义两个 Carreau 数的新型剪切变稀流体流变公式。
2025-07-25 physics.flu-dyn
Folding instabilities in non-Newtonian viscous sheets: shear thinning and shear thickening effects
在这项工作中，我们扩展了专门的分析牛顿粘性流体先前报道的Ribe [物理评论E 68，036305（2003）]，通过调查剪切增稠（增稠）和剪切变稀（假塑性）的发展折叠不稳定性的影响，在非牛顿粘性片材的粘度是由幂律本构方程。这种不稳定性是由作用在粘性片上的压应力引起的，粘性片以非常小的初始速度离开通道，下落，然后撞击固体表面或流体基底。我们的研究是通过一个混合的方法相结合的直接数值模拟，能量收支分析，标度律和实验。数值结果是基于多相流的自适应变分多尺度方法，而Carpobol凝胶片被认为是进行实验。观察到两种折叠机制：（1）粘性机制;（2）重力机制。有趣的是，只有后者受到材料内剪切稀化/增稠表现的影响。简而言之，当重力被沿着非牛顿粘性薄片的粘性力平衡时，折叠振幅和折叠频率都由薄片细长度的幂律函数、伽利略数（重力应力与粘性应力的比率）和流动行为指数给出。高剪切增稠材料发展大振幅（和低频）不稳定性，相反，其倾向于被剪切稀化效应抑制，并最终停止。最后，非牛顿效应的折叠开始/停止也仔细探讨。提出了非牛顿褶皱的开始和终止准则。
2021-02-14 physics.flu-dyn
Modelling shear thinning polymer flooding using a dynamic viscosity model
针对剪切稀化聚合物驱油，提出基于动态粘度的逐点计算模型，集成混合数值方法，模拟揭示剪切稀化与流度比竞争、注入条件及渗透率对聚合物选择的影响，为驱油设计提供简便有效方法。
2023-01-11 physics.flu-dyn
Understanding the Influence of Rheological Properties of Shear-Thinning Liquids on Segmented Flow in Microchannel using CLSVOF Based CFD Model
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本研究利用CLSVOF方法数值模拟方形微通道内气体-剪切变稀液体两相流，探究PAM浓度、表面张力、速度比和接触角对段塞流特性的影响，发现浓度增加减小气塞尺寸，接触角增大改变气泡形状，为段塞流形成提供基础见解。
2025-10-09 physics.flu-dyn
Linear and nonlinear instabilities in highly shear thinning fluid flow through a pipe
针对剪切稀化流体管流湍流转捩问题，通过Carreau-Yasuda模型的高鲁棒性数值工具，发现幂律指数<0.35时出现线性不稳定性，且存在亚临界分岔的有限振幅行波解及亚层流减阻现象。
2025-08-23 physics.flu-dyn
Flow of a shear-thinning fluid in a rectangular duct
本研究针对矩形管道内剪切稀化流体稳态层流无精确解的问题，得到Carreau流体情形的精确解并数值分析，揭示流变性与宽高比的独立影响，推导得到通用标度与公式。
2024-03-09 physics.flu-dyn
Hydrodynamic interaction of a bubble pair in viscoelastic shear-thinning fluids
本研究实验探讨了粘弹性剪切稀化流体中气泡对上升时的相互作用，发现其表现出独特的DKD现象，并通过PIV技术揭示了弹性、可变形性和负尾流是导致该相互作用及气泡聚集的物理机制。
2022-05-06 physics.flu-dyn
Competition between shear and biaxial extensional viscous dissipation in the expansion dynamics of Newtonian and rheo-thinning liquid sheets
当一滴液体撞击到一个大小相当的小固体目标时，它会径向膨胀，直到达到最大直径，然后后退。在这项工作中，我们表明，液体片的膨胀过程是由剪切（在目标上）和双轴拉伸（在空气中）变形的组合控制。我们提出了一个合理的描述牛顿和粘弹性流体的现象的方法，通过评估由于剪切和拉伸变形的粘性耗散，产生预测的最大膨胀系数的表作为相关粘度的函数。对于牛顿系统，双轴拉伸和剪切粘性耗散是相同的数量级。相反，对于超分子聚合物的稀化溶液，剪切耗散与双轴拉伸耗散相比可以忽略不计，并且双轴稀化拉伸粘度是描述片材的最大膨胀的适当量。此外，我们表明，从跌落冲击实验推导出的速率相关的双轴拉伸粘度与以前的实验数据和各种粘弹性液体的理论预测是在良好的定量协议。
2021-07-28 physics.flu-dyn
Miscible displacement fronts of shear thinning fluids inside rough fractures
利用光学成像技术研究了透明裂缝中剪切变稀流体与相同流变特性流体的混相驱替。裂缝壁具有互补的自仿射几何形状，并在垂直于平均流速{ \bf U}的方向上横向移动：流场强烈通道化，宏观分散控制Péclet数高于几个单位的前部结构。锋面宽度随时间线性增加，反映了不同通道间的流速分布。相反，在局部尺度上，锋面扩展类似于平面平行表面之间的泰勒色散。这两种分散机制强烈地依赖于流体流变学，当流速增加时，流体流变学从牛顿转变为剪切稀化。在后一个域中，增加的浓度提高了全球前的宽度，但减少了泰勒色散（由于在裂缝的间隙中的速度分布的平坦化）和中等规模的前结构的大小。
2006-09-06 physics.flu-dyn
Coriolis force-based instability of a shear-thinning microchannel flow
基于科里奥利力的不稳定性机制，在处理剪切稀化流体如血液的快速旋转便携式装置上，对于通过与合适的试剂混合最终检测疾病是至关重要的。基于这一命题，本研究采用Carreau流变定律对旋转微通道中剪切稀化流体进行了模态稳定性分析。当微通道被刻在基于旋转光盘（CD）的装置上时，离心力充当驱动流动的驱动力，并且科里奥利力通过使流动不稳定而在显著短的跨度内增强混合过程。一个OrrSommerstan-Squire分析进行探讨的作用，这些力量的线性稳定性的旋转剪切变稀流。有流向扰动的剪切稀化流动的研究结果表明，粘性扰动下流动转变的临界雷诺数约为无粘性扰动时临界雷诺数的一半。与此形成鲜明对比的是，考虑展向扰动的本分析表明，在旋转效应下，有粘性扰动和无粘性扰动的临界雷诺数几乎保持不变。然而，粘度变化对基于科里奥利力的不稳定性没有显著影响。数值结果表明，在科里奥利力的作用下，通道内产生二次流，从而使通道发生严重的失稳。有趣的是，在较低的时间常数的不稳定性所对应的滚动细胞表现出两个不同的涡的存在，和较强的一个中心基本上是朝着不稳定的分层区域解决。此外，对于较高的时间常数值，只有一个涡流占据整个通道。
2020-02-18 physics.flu-dyn
Flagellum Pumping Efficacy in Shear-Thinning Viscoelastic Fluids
该研究通过浸没边界模型参数化鞭毛马达、丝状体及流体黏弹性，发现剪切变稀程度对鞭毛泵送效率有双向影响：适度增强而强烈降低。
2024-11-11 physics.flu-dyn
Stability of stratified two-phase channel flows of Newtonian/non-Newtonian shear-thinning fluids
研究了剪切变稀流体水平和倾斜分层槽道流在全波长扰动下的线性稳定性。Carreau模型已被选择用于剪切稀化流体的流变学建模，因为其能够适当地描述在低剪切速率和高剪切速率下的恒定粘度极限（牛顿行为）。结果以稳定边界的形式在流型图（以相的表观速度为坐标）上给出了几个实际上重要的气-液和液-液系统。的稳定性地图是伴随着空间配置文件的临界扰动，以及在非牛顿层的有效和切线粘度的分布，以显示剪切稀化液体的复杂流变行为的影响，负责触发不稳定的机制。由于所考虑的问题的复杂性，提出了一种工作方法，以减轻搜索的稳定性边界。所提出的方法的实施有助于揭示，在许多情况下，对更简单的牛顿问题的研究足以预测光滑分层流的精确（非牛顿）稳定性边界（即，在水平气液流情况下）。因此，从牛顿流体的稳定性分析中获得的知识适用于那些（通常是高粘度的）非牛顿系统。由于高粘性牛顿液体分层流的稳定性在文献中还没有研究，有趣的发现，粘度的影响也得到了。
2017-06-28 physics.flu-dyn
Experimental observation of a confined bubble moving in shear-thinning fluids
受限毛细管中长气泡的运动在工程和生物学应用中是普遍存在的。虽然对牛顿流体中管壁附近沉积的薄粘性膜的理解已经很好地发展，但对常见的非牛顿流体中的沉积动力学的研究仍然少得多。本文通过系统的实验研究了受限气泡在剪切变稀流体中的运动动力学，在考虑零剪切速率粘度的情况下，在$O(10^{-3}-10^2)$范围内改变零剪切速率毛细管数$Ca_0$。测量了沉积液膜的厚度、气泡速度和气泡前/后速度，并与最近基于适当流变模型的理论研究进一步合理化。与牛顿流体相比，羧甲基纤维素和Carbopol溶液的膜厚度减小时，剪切变稀效应占主导地位。我们发现，膜厚度遵循的标度律从\citet{aussillous2000quick}与有效毛细管数$Ca_e$，考虑到在薄膜中的特征剪切速率所提出的\citet{picchi2021motion}。$Ca_e$通过Carreau-Yasuda流变模型的Carreau数和幂律指数计算。剪切变稀效应也影响气泡速度，并延迟气泡前后壁向抛物线区的转变。特别是，气泡表面上的高度波动导致后弯月面的复杂的后粘度分布，并且实验与理论之间的偏差可能需要进一步的研究来解决轴向速度场。我们的研究可能会推进薄膜流动和非牛顿流体的涂层工艺的基本理解和工程指导方针。
2022-11-16 physics.flu-dyn
A Quasi-Analytical Solution for "Carreau-Yasuda-like" Shear-thinning Fluids Flowing in Slightly Tapered Pipes
University of Rome Tor Vergata（罗马托维加塔大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；University of Twente（特温特大学）
本文提出了一种准解析框架，用于分析具有两个常数平台的“Carreau-Yasuda-like”流体在微 taper 管中的流动，通过阶次分析和忽略惯性项得出解析解，并应用于生物打印过程并经数值验证。
2025-07-25 physics.flu-dyn
Giant superhydrophobic slip of shear-thinning liquids
该研究针对超疏水表面上的 Carreau 剪切稀化液体，通过渐近分析与数值模拟揭示强剪切稀化可使有效滑移长度由对数标度增强为代数标度。
2024-09-14 physics.flu-dyn
Degassing cascades in a shear-thinning viscoelastic fluid
我们报告的实验研究，通过一个剪切变稀的粘弹性流体（CTAB/NaSal溶液）薄层，当恒定的空气流施加在其底部的脱气动力学。在大的参数范围内，空气通过一系列连续的气泡周期性地释放，以下称为{ \it级联}。每个级联之后是持续几秒钟的连续脱气，对应于穿过流体层的开放通道。两个叶栅之间的周期性不依赖于注入流量。在一个级联内，与连续气泡相关联的超压信号的性质连续变化。流体开始流动的压力阈值、流体变形和由于通过薄流体层脱气而引起的压降可以简单地由Maxwell模型描述。我们指出，监测级联内的演变提供了一个直接访问的特征松弛时间与流体流变学。
2011-07-28 physics.flu-dyn
Collinear Swimming of a Squirmer Pair in Newtonian and Shear-Thinning Fluids
Santa Clara University（圣克拉拉大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Towson University（陶森大学）；New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；Texas A&M University–Corpus Christi（德克萨斯农工大学科珀斯克里斯蒂分校）
研究双 squirmer 在牛顿和剪切变稀流体中平行游动的相互作用，通过解析解和数值模拟验证，揭示相同速度配置及推进性能，分析剪切变稀对推进特性的影响。
2026-04-04 physics.flu-dyn
On the DLM/FD methods for simulating neutrally buoyant swimmer motion in non-Newtonian shear thinning fluids
本文讨论了基于Lagrange乘子的虚拟区域（DLM/FD）方法的推广，用于模拟非牛顿剪切稀化流体中非对称形状的中性浮力粒子的运动。本文将非牛顿剪切稀化流体定常Poiffille流的数值解与二维通道中的精确解进行了比较。对于由两个圆盘组成的自推进游动体，当Carreau-Bird模型中的功率指数值减小时，剪切变稀效应使游动体运动速度加快，临界雷诺数（运动方向相反）减小。
2021-11-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Pore-scale Simulation of Shear-Thinning Fluid Flow using Lattice Boltzmann Method
目前的工作试图确定流动和几何变量对比例因子的作用，比例因子是模拟多孔介质中非牛顿流体表观粘度的必要参数。将多孔介质微结构理想化为圆柱和方柱阵列，采用多弛豫时间格子玻尔兹曼方法对剪切变稀非牛顿流体流动进行孔隙尺度模拟。固体圆柱体的尺寸和内含物比率的变化产生了具有不同孔隙度和渗透率的宽范围的多孔介质。本研究还使用随机重建技术生成逼真的，随机的多孔微结构。对于每种情况，孔隙尺度流体流动模拟能够基于孔隙内计算的剪切速率计算等效粘度。研究表明，该比例因子与孔隙度、渗透率、弯曲度和渗流阈值有很强的相关性，在渗流阈值孔隙度处接近最大值。目前的调查量化，并提出有意义的相关性之间的比例因子和宏观性质的多孔介质。
2021-02-10 physics.flu-dyn
The effect of shear-thinning on the scalings and small-scale structures of turbulence
本文用 Carreau 模型研究剪切稀化流体的均匀各向同性湍流，证明经正确平均定义后 Kolmogorov 标度仍成立，但可变黏度显著增强小尺度间歇性。
2025-05-09 physics.flu-dyn
Pressure drop reduction due to coupling between shear-thinning fluid flow and a weakly deformable channel wall: A reciprocal theorem approach
本文利用洛伦兹互易定理推导出剪切稀化流体与弱变形通道壁耦合引起压降降低的闭式表达式，并以幂律和Ellis模型验证其适用性。
2024-11-22 physics.flu-dyn
Numerical analysis of controlled droplet formation surrounded by shear-thinning fluid in a co-flow microfluidic device
本研究采用CLSVOF方法数值模拟了同流微流控装置中剪切变稀流体的受控液滴形成，通过改变操作条件定量分析了液滴动力学，并建立了流型图与标度关系，为微流控系统优化提供指导。
2025-07-16 physics.flu-dyn
Shear-thinning and shear-thickening emulsions in shear flows
本文研究了双流体乳状液在半浓条件下的流变学，溶质为牛顿流体，溶剂为非弹性幂律流体。手头的问题是通过直接数值模拟，使用流体体积法。在惯性可忽略和浮力为零的假设下，对不同的体积分数和粘度比进行了分析。几种载体流体被认为包括剪切变稀和增稠行为。我们表明，该系统的有效粘度增加剪切增稠流体和剪切变稀的所有考虑的粘度比减少。乳液粘度的变化主要是由于通过改变载液性质获得的系统中的聚结的修改：事实上，在剪切增稠和稀化流体的两个相互作用的液滴之间的区域中分别发现局部大剪切速率和低剪切速率，导致局部粘度增加和降低，这最终影响系统的排水时间。这个过程是独立的两种流体的名义粘度比，我们表明，它不能被理解，只考虑平均剪切速率和粘度的两种流体在整个域，但剪切速率的全谱必须考虑。
2021-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The cost of swimming in generalized Newtonian fluids: Experiments with C. elegans
许多自然过程取决于微生物在具有非牛顿流变学的流体中游动的能力。在这里，我们使用的模式生物秀丽隐杆线虫和跟踪方法进行实验研究的动态波动游泳剪切稀化流体。理论和模拟已经提出，与相同零剪切粘度的牛顿流体相比，剪切稀化流体中的游泳或机械动力的成本应该更低。我们的目的是提供一个实验调查的成本在剪切变稀流体游泳（i）的游泳者的机械功率的估计和（ii）流场的粘性耗散率，这应该产生等效的结果为自推进的低雷诺数游泳者。我们发现在剪切稀化流体中游泳的成本小于或等于在相同零剪切粘度的牛顿流体中游泳的成本;此外，在剪切稀化流体中游泳的成本与流体的有效粘度成比例，并且可以使用流体流变学和简单的游泳运动学来预测。我们的结果与之前的理论预测相当一致，并为理解在广义牛顿流体中游泳的成本提供了一个框架。
2016-10-18 physics.flu-dyn
Droplet splashing during the impact on liquid pools of shear-thinning fluids with yield stress
液滴对液体池的影响在自然界和许多工业应用中普遍存在。尽管非牛顿流体在许多应用中得到了广泛的应用，但以往的液滴碰撞研究主要集中在牛顿流体上，而对非牛顿流体液滴的碰撞动力学研究较少。本文采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了剪切变稀液滴在屈服应力作用下的飞溅动力学。考虑了飞溅过程中喷射物片的形成和扩展，分析了喷射物片出现的速度、半径和时间。结果表明，非牛顿流体的性质显著影响飞溅过程。随着流动指数的减小，飞溅物片更容易形成，较大的屈服应力会影响飞溅物片的厚度，由于惯性力是飞溅物片扩展的主导因素，飞溅物片的扩展半径塌陷为一个几何半径。
2021-10-18 physics.flu-dyn
A framework for diagnosing inertial lift generation in wall-bounded flows: application to eccentric rotating cylinders in Newtonian and shear-thinning fluids
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；RIKEN（理化学研究所）
本文提出一种框架，用于诊断壁界流中稳态惯性升力，通过分析牛顿和剪切变稀流体中偏心旋转圆柱体的流动结构，揭示升力反转的机制。
2026-03-31 physics.flu-dyn
Interface-resolved simulations of particle suspensions in Newtonian, shear thinning and shear thickening carrier fluids
我们提出了一个数值研究的非胶体球形和刚性颗粒悬浮在牛顿，剪切变稀和剪切增稠流体采用浸没边界方法。我们考虑了一个线性库埃特配置，以探索广泛的固体体积分数（$0.1\le Φ\le 0.4$）和颗粒雷诺数（$0.1\le Re_p \le 10$）。我们报告的固体和流体相的速度和固体体积分数的分布，并表明，接近边界的惯性效应导致在固体和流体相之间的显着的滑移速度。局部固体体积分数曲线表明靠近壁的颗粒分层，其随着标称$Φ$而增加。这一特征与限制效应有关。我们计算了局部应变率的概率密度函数，并将其平均值与\cite{Chateau08}的均匀化理论估计的值进行了比较，表明在斯托克斯制度下的合理协议。局部应变率的平均值和标准差主要随固相体积分数的增加而增加，其次随$Re_p$的增加而增加。宽频谱的局部剪切速率及其对$Φ$和$Re_p$的依赖性点的局部剪切速率的平均值在估计这些非胶体复合物悬浮液的流变学的不足之处。最后，我们表明，在惯性的存在下，这些非胶体悬浮液的有效粘度偏离斯托克斯悬浮液。我们讨论了惯性如何影响的微观结构，并提供了一个缩放参数给封闭的牛顿和幂律悬浮液的悬浮剪切应力。应力闭合对于中等颗粒雷诺数$ O(Re_p)\sim 10$是有效的。
2017-11-11 physics.flu-dyn
Rheology of dense fiber suspensions: Origin of yield stress, shear thinning and normal stress differences
我们解释了刚性纤维悬浮液中屈服应力、剪切稀化和法向应力差异的起源。我们调查的流体动力学，胶体的吸引力和排斥力，和纤维间的接触相互作用之间的相互作用。由计算模型得到的剪切稀化粘度和有限屈服应力与文献中的经验结果定量一致。在这项研究中，我们表明，有吸引力的相互作用的结果在刚性纤维的悬浮液中的屈服应力和剪切稀化流变学。考虑到有关纤维悬浮液屈服应力起源的持续讨论，这是一个重要的发现。所提出的模型定量预测流变学的能力不仅限于剪切稀化和屈服应力，而且还延伸到法向应力。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rapid wetting of shear-thinning fluids
使用实验和数值模拟，我们调查的自发蔓延的小滴的水甘油（牛顿）和水聚合物（剪切稀化）解决方案在光滑表面上。我们发现，在第一毫秒的扩展的剪切稀化的解决方案是相同的扩展的水，无论聚合物的浓度。相比之下，甘油水溶液显示出不同的行为，即比水显著更慢的铺展速率。在初始快速铺展阶段，抵抗润湿的主要力是惯性力和接触线摩擦力。对于甘油溶液，甘油浓度的增加有效地增加了接触线摩擦，导致增加的抗润湿性。然而，对于聚合物溶液，聚合物浓度的增加不会改变接触线摩擦。因此，接触线处的能量耗散不能通过改变剪切稀化流体的添加剂的量来控制。在快速润湿状态下，剪切稀化流体在光滑表面上的铺展速率的降低只能通过增加溶剂粘度来实现。我们的研究结果对相变应用具有重要意义，其中快速铺展速率的控制是核心，例如防冰和焊接
2022-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The impact of pressure oscillations on bubble rising in shear-thinning fluids
研究压力振荡对剪切稀释流体中气泡上升的影响，揭示非线性上升动力学及显著的上升速度提升。
2025-11-28 physics.flu-dyn
Shear thinning of non-Brownian suspensions and its variation at different ambient conditions
不混溶的污染物通常涉及天然存在的悬浮液。其流动行为的变化很少被评估。在这里，我们调查的油基两相悬浮液的粘度的变化超过两年的时间，这是暴露于环境空气中的生产阶段。我们发现，空气的绝对湿度，这强烈地随季节变化，导致交换的水滴与悬浮液，大大改变其剪切稀化行为。只有在冬季，当湿度低，是后者接近理想的两相悬浮液。我们的测量表明，当悬浮固体颗粒的表面粗糙度足够低时，浸没的液滴保持在自由状态，有效地增加颗粒之间的排斥，削弱剪切稀化。相反，当粗糙度足够高时，浸没的液滴被捕获在颗粒表面上，通过水桥接诱导有吸引力的颗粒相互作用，增强剪切稀化。
2023-02-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fake $μ$s: A cautionary tail of shear-thinning locomotion
通过液体推进是许多微生物生命周期的关键组成部分，无论是在发育，感染还是仅仅寻找营养物质。在与生物医学相关的系统中，这种推进力通常是通过聚合物悬浮液来实现的，聚合物悬浮液赋予流体复杂的非牛顿特性，例如剪切稀化和粘弹性行为。由于三维非牛顿模型的复杂性，二维波动推进最近被广泛研究，作为获得这些系统的物理直观的一种手段。然而，虽然流线，游泳速度和游泳者轨迹在2D和3D牛顿计算中惊人地相似，但非牛顿流体中的行为取决于流动导数，例如剪切速率，这是完全不同的。以剪切稀化为例流变学，在生理粘液等生物液体中普遍存在，这种交流表明，如果不考虑这种差异，可能会误导我们对3D非牛顿游泳的理解。
2017-08-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-Newtonian turbulent jets at low-Reynolds number
本研究通过直接数值模拟探究低雷诺数下三类非牛顿流体平面射流的流动特性，揭示了剪切稀化、黏弹性及其组合对流态转捩的影响，发现其整体统计量仍遵循与牛顿流体射流一致的幂律标度。
2023-06-08 physics.flu-dyn
Flow rate-pressure drop relations for shear-thinning fluids in deformable configurations: theory and experiments
本文提出实验框架测量Newtonian与剪切稀化流体在可变形通道和管中的流量-压降关系，利用Carreau模型确定表征剪切稀化的无量纲数 $Cu$，推导考虑双向流固耦合的理论关系并确定表征管道柔度的无量纲数 $α$，理论与实验高度一致，并据此划分了四个物理区域。
2024-04-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-sustained patchy turbulence in shear-thinning active fluids
本文通过数值模拟研究了剪切变稀非牛顿流变条件下活性流体的湍流行为，发现系统可自发形成湍流区与静止区共存的自持非均匀状态，该状态通过滞后转变出现并表现出有向逾渗转变特征。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Laminar convective heat transfer of shear-thinning liquids in rectangular channels with longitudinal vortex generators
在雷诺数为25 ~ 200的范围内，对装有纵向涡发生器的矩形通道热沉内的流动和传热进行了数值研究。具有不同浓度（200-2000 ppm）的羧甲基纤维素（CMC）的水溶液（其为剪切稀化的非牛顿液体）已被用作工作流体。对一个平面通道和一个装有五对涡发生器的通道进行了三维模拟。通道的水力直径为8 mm，并通过恒定的壁温加热。涡流发生器安装在不同的攻角和通道内的位置。本文描述了带有纵向涡发生器的矩形通道内剪切变稀液体的流动，讨论了纵向涡发生器强化传热的机理。结果表明，相对于牛顿液体流（即水），在具有LVG的矩形通道中使用CMC水溶液的传热增强39-188%。此外，它表明，装备LVG矩形通道的结果在传热性能的24-135%的提高相对于平原通道。然而，这种传热增强与较大的压力损失相关。在本文所研究的参数范围内，增加CMC浓度、涡流发生器的迎角和它们的横向距离会导致传热性能的增加。此外，在层流区，纵向涡发生器的矩形通道的传热性能随着雷诺数的增加而增强。
2018-07-10 physics.flu-dyn
Dynamics of two air bubbles rising in a shear-thinning fluid
在本文中，我们研究了两个相同大小的气泡在剪切变稀流体中上升的三维动力学。我们使用结合水平集和流体体积（CLSVOF）方法来跟踪界面，维持质量平衡和估计界面曲率。此外，我们已经纳入了一个尖锐的表面力方法（SSF）的表面张力的力量。该方法显著抑制了常规流体体积法和连续体表面力（CSF）中常见的虚假速度。该算法在内部代码CUFLOW中实现，并在多个GPU平台上运行。我们探讨了流体流变学对两个在线气泡的三维动力学的影响。研究了两个幂律指数（0.5和1），以突出剪切稀化和牛顿流体的差异。对于一系列的参数在这里检查，气泡在剪切稀化流体中的运动被认为是不稳定的显着的形状振荡。此外，我们已经研究了上升速度，液滴上升路径，瞬态形状，并发现，由领先的气泡的运动的粘度的修改改变的动态的尾随气泡。
2023-01-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Self-diffusiophoretic propulsion of a spheroidal particle in a shear-thinning fluid
本文通过渐近分析与数值模拟发现，剪切稀化流变学可增强椭球形颗粒的自扩散泳推进，这与球形颗粒减速的结论相反，并揭示了互补涂层颗粒对的推进速度新特征。
2024-05-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Maximum spreading of impacting shear-thinning and shear-thickening drops
本研究通过模拟、实验和尺度分析，建立了预测剪切变稀和剪切增稠液滴最大铺展的通用框架，确定了控制粘性耗散的特征剪切速率，并揭示了铺展直径对撞击参数和流变性质的定量依赖，为设计非牛顿液体提供了指导。
2025-03-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of shear thinning viscosity and viscoelastic stresses on flagellated bacteria motility
鞭毛细菌在非牛顿介质中游动的行为仍然是一个具有矛盾和冲突结果的领域。我们报告的行为，野生型和平滑游泳E。大肠杆菌在牛顿、剪切稀化和粘弹性介质中的运动轨迹和游动速度，用三维实时跟踪显微镜进行测量。我们的结论是，在高浓度的甲基纤维素溶液中的速度提高是由于剪切稀化和分析模型来支持我们的实验结果。我们认为，剪切诱导的正常应力减少细胞游泳过程中的摆动行为，但不显着影响游泳速度。然而，正应力在缩短鞭毛成束时间从而改变游动速度分布方面起着重要作用。一个无量纲的数字，“扼杀数”（Str）的建议，并用于表征这种效果。
2020-04-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Thrifty swimming with shear-thinning
微尺度推进是许多生物医学系统的组成部分，例如生物膜形成和人类生殖，其中周围的流体包括聚合物的悬浮液。这些聚合物赋予流体非牛顿流变特性，如剪切稀化和粘弹性。因此，非牛顿流体的复杂动力学提出了许多建模挑战，强烈激励实验研究。在这里，我们表明，未能占“出平面”的影响时，通过剪切稀化流体的波动游泳的实验数据分析结果在一个显着高估模型游泳者C周围的流体粘度。优雅这种对粘度的错误计算对应于高估了游泳者消耗的力量，这是一个对理解游泳者内部力学很重要的关键生物物理量。随着实验流跟踪技术的改进，使用该技术的功耗的准确实验估计将出现在类似的波动系统中，例如人类精子通过宫颈粘液的平面跳动，将需要探测内部发电，流体流变学和所得波形之间的相互作用。
2018-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscosity-model-independent generalized Reynolds number for laminar flow of shear-thinning and viscoplastic fluids
本文提出一种不依赖特定黏度模型的广义雷诺数，利用旋转黏度计测量原理估算壁面剪切速率，并通过摩擦系数实验与模型对比验证其准确性和稳健性。
2023-08-10 physics.flu-dyn
Strain-transport superposition in shear-thinning dense non-Brownian suspensions
Monash University（莫纳什大学）
研究揭示了稠密非布朗悬浮液中剪切稀化现象与应变控制的运输机制，发现非仿射速度波动是主导剪切驱动运输的核心动力学尺度。
2026-01-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elasto-Inertial Instability in Torsional Flows of Shear-Thinning Viscoelastic Fluids
该研究针对粘弹性流体扭转流动中弹-惯性不稳定性的综合影响机制不明的问题，通过锥板实验探究多参数相空间，拓展了弯曲流线不稳定性判据，填补了纯弹性与弹-惯性不稳定性间的研究空白。
2024-03-11 physics.app-ph physics.flu-dyn
Universal hydrofracturing algorithm for shear-thinning fluids: particle velocity based simulation
本文将牛顿流体的一种通用的基于粒子速度的水力裂缝模拟算法推广到剪切变稀流体。该方案不限于任何特定的弹性算子或裂纹扩展制度。计算是基于两个因变量：裂纹的开口和约化的粒子速度。后者的应用有利于利用Stefan型的局部条件（速度方程）来追踪裂缝前缘。该条件是在一个一般的显式形式，它涉及到裂纹扩展速度（和裂纹长度）的解决方案尖端渐近。模块化结构的利用，以及其基本块的自适应特性，导致灵活的数值方案。所提出的算法的计算精度进行了验证对一些分析基准解决方案。
2015-10-07 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Transition to elasto-capillary thinning dynamics in viscoelastic jets
该研究使用Basilisk代码首次完整模拟了粘弹性射流的射流与破裂过程，通过FENE-P本构方程和对数构象变换，系统探究了喷嘴内部流动、初始轴向动量及聚合物链可伸展性对射流细化动力学和破裂特性的影响。
2023-12-11 physics.flu-dyn
CFD study on Taylor bubble characteristics in Carreau-Yasuda shear thinning liquids
Multiscale Computational Fluid Dynamics (mCFD) Laboratory, Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校化学工程系多尺度计算流体力学实验室）
本研究通过CFD方法探究受限共流微通道内Carreau非牛顿液体中泰勒气泡的形成特性，分析流变参数、入口速度等的影响，构建流型图，为非牛顿微流控系统的气泡精准调控设计提供指导。
2025-10-21 physics.flu-dyn
The Effect of Shear-Thinning Rheology on the Dynamics and Pressure Distribution of a Single Rigid Ellipsoidal Particle in Viscous Fluid Flow
本文通过有限元模拟研究了剪切稀化幂律流体中刚性椭球颗粒的动力学与表面压力分布，揭示了流变特性、长径比、初始取向及剪切-拉伸速率因子的影响，并扩展了 Jefferys 模型，为纤维增强复合材料增材制造中的微观结构形成提供了理论依据。
2025-01-05 nlin.AO physics.flu-dyn
Perturbation symmetries in shear-thinning viscoelastic pipe flows and the Petrov-Galerkin implementation
在Peterlin近似下的可展非线性弹性模型（FENE-P）下，层流剪切变稀粘弹性管流的扰动表现出首阶幂律行为，期望的奇偶校验数依赖于方位波数$n$ .该分析有助于正则化方程组的控制系统的中心线，并允许一个完整的稳定性分析的三维扰动的一般整数值$n$，迄今为止仍然是一个挑战FENE-P模型。结果表明，在这种流动中，牛顿流体的速度场和压力场的对称性和解析性都得到了保持，并阐明了原因。对于$|n|=1$，端到端聚合物矢量的轴向分量和径向或方位角分量之间的相关性的扰动表现出类似于接近中心线的速度扰动的行为，并且被追踪到相对于方位角方向的轴向牵引的均匀性。对于$n$的所有值，聚合物链的端到端长度的波动在中心线处消失。对构象张量的扰动分量的ansatzes到达这里，使用解析，后来证明在两个不同的方式：弗罗贝纽斯方法，和一种方法，利用观察傅立叶分析。我们还揭示了存在的自然模式的聚合物与平凡的速度扰动的极限消失的聚合物粘度。这些模式的复频谱是连续的径向分层。最后，使用Petrov-Galerkin谱方案实现了ansatzes。
2021-04-01 physics.flu-dyn
Dynamics of bubble migration in a square channel flow of a viscoelastic fluid
通过界面解析模拟研究压力驱动粘弹性流体方通道流中气泡迁移，发现剪切变稀改变迁移方向，弹性与惯性引发路径不稳定性，且气泡向壁面迁移引发的二次流速度比固体颗粒高约一个数量级。
2024-02-21 physics.flu-dyn
