A constitutive model for viscosity of dense fiber suspension
我们提出了一个本构模型来预测纤维悬浮液的粘度，经历剪切变稀，在不同的体积分数，纵横比，和剪切应力/速率。我们使用直接数值模拟的数据校准模型，并通过预测文献中的实验测量值来证明模型的准确性。我们使用的摩擦系数与纤维之间的正常负载减少定量再现实验观察到的纤维悬浮液中的剪切稀化。在该模型中，与体剪切应力成正比的有效法向接触力决定了有效摩擦系数。剪切应力的升高降低了悬架中的有效摩擦系数。结果，堵塞体积分数随着剪切应力而增加，导致悬浮液粘度的剪切稀化。此外，我们扩展了该模型，以量化悬浮液中的纤维体积分数和纵横比的影响。我们校准这个模型使用的数据从数值模拟的速率控制剪切流。一旦校准，我们表明，该模型可以用来预测不同的体积分数，剪切应力和纵横比的相对粘度。模型预测与文献中的实验测量结果非常吻合。这项研究的结果可以潜在地用于调整纤维尺寸和体积分数，用于在各种应用中设计悬浮液流变学。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of elastic walls on suspension flow
本文研究了具有可变形弹性壁面的平面Couette流中刚性颗粒的悬浮问题。我们发现，在极限的惯性消失，弹性壁诱导剪切稀化的悬浮液流，使有效粘度降低壁变形能力的增加。这种剪切变稀行为源于刚性颗粒、软壁和载液之间的相互作用;不对称壁变形引起作用于颗粒的净升力，因此颗粒朝向通道的主体迁移。根据我们的观察，我们提供了一个封闭的悬浮液粘度，可用于模拟弹性通道中的任意体积分数的悬浮液的流变学。
2019-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear viscosity and wall slip behavior of dense suspensions of polydisperse particles
研究了有机硅聚合物与多分散粒子组成的密相悬浮液的剪切粘度和壁面滑移。使用三种类型的具有低纵横比的颗粒来实现0.86的相对高的最大填充分数。如此高的最大填充分数允许制备具有在0.62至0.82范围内的宽范围的固体体积分数的悬浮液。在稳定的扭转和毛细流动的悬浮液的壁滑移速度的特征在于，并确定是完全一致的表观滑移层形成在壁的机制。在壁面滑移修正后，发现在显著高于屈服应力的剪切应力下，悬浮液的相对剪切粘度很好地服从Krieger-Doughnard关系，该关系将致密悬浮液的相对剪切粘度行为仅与固体的体积分数与最大填充分数的比率联系起来。然而，在屈服应力附近的较低剪切应力下，相对剪切粘度成为体积分数与最大填充分数之比和剪切应力的函数。它清楚地表明，没有壁滑移分析的相对剪切粘度的稠密悬浮液的准确表征是不可能的。
2018-06-05 cond-mat.soft
Convection in colloidal suspensions with particle-concentration-dependent viscosity
在胶体悬浮液的水平层中的热对流的发病进行了研究，在一个连续介质模型的二元流体混合物的粘度取决于当地浓度的胶体颗粒。随着在温暖的和较冷的边界处的粘度之间的差异的增加，对流的阈值在分离比psi的正值范围内随着静止对流的开始而减小，以及在psi的负值范围内随着振荡的Hopf分叉而减小。此外，对流卷相对于水平层的中心向下移动，对于稳定对流（psi>0）和向上移动，对于霍普夫分叉（psi<0）。
2010-09-17 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
On the rheology of red blood cell suspensions with different amounts of dextran: separating the effect of aggregation and increase in viscosity of the suspending phase
我们研究了红细胞-葡聚糖悬浮液的剪切稀化。显微图像显示，在低聚合物浓度下，聚集随着浓度的增加而增加，直到其达到最大值，然后再次降低至不聚集。这种钟形依赖性也是从流变学测量中推导出来的，如果数据通过悬浮相的粘度正确地归一化，因为大量的聚合物吸附到细胞表面。我们发现，这种剪切速率依赖的钟形的最大值的位置随着悬浮相的粘度的增加而增加，这表明聚集和解聚的动态过程是通过流体动力学相互作用耦合的。这种流体动力学耦合可以被抑制，通过表征悬浮液的80%的红细胞压积产生良好的协议，从显微镜图像的结果。
2015-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A discrete model for the apparent viscosity of polydisperse suspensions including maximum packing fraction
基于一个建设过程的概念，包括颗粒的纯流体的逐步添加，离散模型的表观粘度，以及为多分散悬浮液的球形，非胶体颗粒的最大包装分数的推导。该模型连接的方法由Bruggeman和法里斯，是有效的连续颗粒类在施工过程中的大尺寸比，似乎是第一个模型一致地描述多分散体积分数和最大包装分数在一个单一的方法。在这方面，一致列入有效介质模型的最大包装分数进行了讨论。此外，新的广义形式的著名的Quemada和Krieger方程允许选择的二阶泰勒系数的体积分数（$ϕ^2$ -系数），发现渐近匹配，提出。最大填充分数的模型，以及完整的粘度模型进行了比较，从文献中的实验数据显示出良好的协议。结果表明，对于大直径比，新模型可以取代经验Sudduth模型。该模型的扩展到小尺寸比的情况下是留给未来的工作。
2014-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From splashing to bouncing: the influence of viscosity on the impact of suspension droplets on a solid surface
我们实验研究了密集的悬浮液滴飞溅的固体表面的影响，扩展以前的工作的制度，悬浮液的粘度成为一个重要的参数。总体行为可以用两种趋势的组合来描述。第一个是当液滴表面的单个颗粒的动能克服由表面张力产生的限制时，飞溅变得有利。这由基于粒子的韦伯数$We_p$表示。第二是通过增加溶剂的粘度来抑制飞溅。这由斯托克斯数$St$表示，它影响碰撞粒子的有效恢复恢复系数。我们开发了一个相图，其中飞溅开始被描绘为$We_p$和$St$的函数。令人惊讶的结果发生在非常小的斯托克斯数，其中不仅飞溅被抑制，而且液滴的塑性形变也被抑制。这导致了液滴在撞击后可以反弹的情况，我们能够使用离散粒子数值模拟来重现这种观察，该模拟考虑了粒子之间的粘性相互作用和弹性能量。
2016-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Model for the shear viscosity of suspensions of star polymers and other soft particles
我们提出了一个模型来描述软颗粒的粘度的浓度依赖性。我们以一种非常简单的方式将粒子的柔软度纳入最初为刚性球体开发的表达式中。这是通过引入依赖于浓度的临界填料来实现的，临界填料是悬浮液失去流动性的填料。所得的表达式再现高精度的实验结果的星形聚合物在良好的溶剂中的悬浮液。该模型可以解释一个弱的增加的粘度观察到的情况下，二嵌段共聚物的明星，这表明这种特殊的行为的原因主要是一个后果的柔软性的颗粒。在半稀释状态下，使用Daoud-Cotton图像对星形聚合物的悬浮液进行建模，以完成整个浓度状态下的描述。
2012-07-16 cond-mat.soft
Weakly adhesive suspension shows rate-dependence in oscillatory but not steady shear flows
我们报告的非胶体颗粒悬浮液中的牛顿溶剂在40%的固体体积分数的流变测量。在振荡剪切（OS）流中发现了一个异常的、频率依赖的复数粘度，而在稳态剪切（SS）流中在相同的剪切速率下发现了一个恒定的动态粘度。我们发现，这种矛盾产生于OS和SS之间的微观结构差异，介导的弱粒子间的力量。代理颗粒悬浮液的离散元模拟证实了这一假设，并揭示了粘附诱导的剪切变稀机制，仅在OS中具有-1/5的斜率，与实验一致。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Motility induced changes in viscosity of suspensions of swimming microbes in extensional flows
运动细胞的悬浮液是用于理解通常由自推进颗粒的集合组成的活材料的独特机械性质的模型系统。我们在这里提出了一个定量的比较理论对实验的流变性，这样的悬浮液。利用一种新型的声驱动微流控毛细管破裂拉伸流变仪研究了细胞运动对细胞悬浮液粘度的影响。运动性增加的拉伸粘度的悬浮液的藻类拉，但减少它的情况下，细菌或精子推进器。最近的模型[Saintillan，Phys. Rev. E，2010，81：56307]稀释活性悬浮液扩展到获得预测更高的浓度后，独立获得参数，如游泳速度和扩散率。我们发现，身体和鞭毛形状的细节可以显着确定宏观流变行为。
2015-02-23 cond-mat.soft
Droplet detachment and pinch-off of bidisperse particulate suspensions
当产生液滴时，连接液滴和喷嘴的韧带变薄并最终夹断。向液相中添加固体颗粒导致更复杂的动力学，特别是通过增加剪切粘度。此外，它为系统引入了额外的长度尺度，即颗粒的直径，其最终变得与韧带的直径相当。在本文中，我们实验研究了两种不同尺寸的颗粒悬浮液滴的变薄和夹断。我们表征了不同粒度比和不同比例的小颗粒的变薄。在夹断之前很久，稀化速率是其粘度是悬浮液的粘度的等效液体的稀化速率。随后，当韧带厚度接近大颗粒的尺寸时，变薄加速并导致早期夹断。我们解释了双分散粒度分布如何通过使填充更有效来降低粘度，从而加速变薄。这一结果可用于预测双分散悬浮液的液滴形成动力学。
2021-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear viscosity scaling of granular suspensions across dilute to dense regimes
本文通过 DEM-LBM 恒体积剪切模拟，提出以过渡固体分数 $ϕ_d$ 统一描述非 Brownian 颗粒悬浮液在稀疏至稠密区的黏度标度。
2023-07-17 cond-mat.soft
Turning bacteria suspensions into a "superfluid"
在大范围的剪切速率和浓度下，测定了大肠杆菌活性悬浮液在简单剪切下的流变学响应。得到了表征剪切下细菌组织的有效粘度和时间尺度。在稀释状态下，我们提供了低剪切牛顿平台的证据，其特征是剪切粘度随着浓度的增加而降低。在半稀释状态下，对于特别活跃的细菌，悬浮液显示出“超流体”样的过渡，其中对剪切的粘性阻力消失，从而表明宏观上，由剪切组织的推动游泳者的活动能够完全克服由于粘性损失引起的耗散效应。
2015-03-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Suspensions of non-Brownian rods: droplet pinch-off, onset of heterogeneity and effective extensional viscosity
PMMH, CNRS, ESPCI Paris, Sorbonne Université, Université Paris-Cité（PMHH，法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，索邦大学，巴黎 Cité 大学）；Department of Mechanical Engineering, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校机械工程系）；Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理研究所）；Department of Mechanical Engineering, University of Maryland（马里兰大学机械工程系）；Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Maryland（马里兰大学化学与生物分子工程系）
研究非布朗刚性纤维悬浮液的pinch-off现象，揭示了异质性起始和有效拉伸粘度的形成，通过高速成像发现三个阶段，且关键体积分数随长宽比单调递减。
2026-06-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Steady state extensional rheology of a dilute suspension of spheres in a dilute polymer solution
本文研究了球形颗粒在稀聚合物溶液中的稀悬浮液的稳态拉伸流变学。对于不含颗粒的聚合物流体，除了溶剂粘度之外，聚合物的拉伸粘度$μ^\text{poly}$对总的无量纲拉伸粘度$1+μ^\text{poly}$有贡献。当一个小体积分数，$ϕ$，球被添加到聚合物流体，应力被改变的爱因斯坦粘度为2.5 $ϕ$和两个额外的应力贡献：相互作用应力和颗粒诱导的聚合物应力（PIPS）。在较低的Deborah数（拉伸速率和聚合物松弛时间的乘积）$De\lesssim0.5$下，净相互作用应力为正，而在较大的$De$下为负。相对于未扰动流，单轴拉伸流中球体的存在产生了更大和更小的局部拉伸区域。在卷曲-拉伸转变（$De<0.5$）之下，远离颗粒的聚合物处于卷曲状态，并且当它们被颗粒周围的大拉伸区域拉伸时，在颗粒下游形成拉伸聚合物的尾流。这导致正相互作用应力波（表面）和PIPS（拉伸尾流）。在卷曲-拉伸转变之外，远离颗粒的聚合物被高度拉伸，但当它们到达颗粒表面附近的低拉伸区域时，它们更接近卷曲状态。因此，负PIPS由塌陷的聚合物区域产生。当$De\gtrsim0.6$时，来自相互作用小应力和PIPS的拉伸粘度的变化分别为$ϕμ^\text{poly}$和大约-1.85 $ϕμ^\text{poly}$。在大的$De$下，聚合物拉伸粘度$μ^\text{poly}$大。因此，添加颗粒降低了悬浮液（$(2.5…
2022-08-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscosity of Suspensions of Hard and Soft Spheres
从已发表的文献的重新分析，低剪切粘度的悬浮液的硬球显示有一个动态的交叉在其浓度依赖性，从拉伸指数在较低浓度的幂律在升高的浓度。交叉是尖锐的，没有过渡区，其中两种形式都不适用，并发生在体积分数（约。0.41）和相对粘度（约. 11)远低于硬球熔化转变的下相边界的球体积分数和相对粘度（分别为0.494，49）。对于软球--以多臂星形聚合物为模型--随着球硬度的增加，$η(ϕ)$显示出从无规卷曲聚合物行为向真正的硬球所显示的行为的交叉。
2004-03-11 cond-mat.soft
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
Negative intrinsic viscosity in graphene nanoparticle suspensions induced by hydrodynamic slip
本研究通过分子动力学和边界积分模拟，发现石墨烯纳米颗粒悬浮液中水动力滑移抑制颗粒旋转、促进流动对齐，导致特性粘度在长径比超过约5.5时变为负值，为可调粘度材料设计提供新机制。
2025-06-20 cond-mat.soft
Hydrodynamic length-scale selection and effective viscosity in microswimmer suspensions
主动悬浮液中的中尺度湍流的一个普遍特征是出现典型的涡长尺度，这与湍流高雷诺数流动的尺度不变性明显不同。在细菌液体、内皮组织和活性胶体中已经观察到集体长度尺度选择，但这种现象的物理起源仍然难以捉摸。在这里，我们系统地推导出一个有效的四阶场论从一个通用的微观模型，使我们能够预测在microswimmer悬浮液中的典型涡流大小。建立在自洽封闭条件下，推导表明，涡的长度尺度是由当地的对齐力和中程水动力相互作用之间的竞争。涡流结构的理论模拟中发现同意最近的测量枯草芽孢杆菌悬浮液。此外，我们的方法正确地预测了一个有效的粘度增强（降低），如实验报告的拉（推）微生物。
2015-09-30 cond-mat.soft
Dumbbells in suspension: A numerical study on their dynamics and shear viscosity
采用流体质点动力学方法研究了小雷诺数下线性剪切流场中弹性哑铃的动力学行为。通过在剪切单元的边界处施加的额外应力来确定单个哑铃对有效剪切粘度的正贡献，并描述了通过Kramers-Kirkwood公式获得的贡献的差异。对于一个小的Weissenberg数，当平均哑铃长度变得大于平均下一个邻居的距离，相互作用的哑铃的平均剪切粘度的贡献超过显着的贡献，未连接的珠占据相同的体积分数。
2013-09-06 cond-mat.soft
Rheology of concentrated suspension of fibers with load dependent friction coefficient
本研究通过直接数值模拟，发现接触应力和载荷相关摩擦主导浓缩柔性纤维悬浮液粘度，且堵塞体积分数随长径比和粗糙度增加而降低。
2025-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective viscosity of non-gravitactic Chlamydomonas Reinhardtii microswimmer suspensions
已知主动微泳者以比被动颗粒更复杂的方式影响悬浮液的宏观粘度。对于拉式微泳者，已经观察到粘度的增加。有人认为，持续的方向的微型游泳者阻碍了旋转，通常是由涡度。以前的研究表明，某些种类的藻类是底部重的游泳者，即它们的质量中心不在身体的中心。以这种方式，当藻类垂直于重力轴定向时，藻类影响流动的涡度。重力对涡旋的这种定向在配备有锥板几何形状的流变仪中给出。在这里，我们提出了在锥板和泰勒-库埃特细胞的粘度测量。这两种设置产生了相同的粘度增加，虽然在泰勒-库埃特细胞的引力轴是平行的涡度方向。在一个补充实验中，我们通过显微镜观察单个\textit{Chlamydomonas reinhardtii}来测试游泳方向的取向，并且不能识别优选取向，即。e.我们的特定\textit{Chlamydomonas reinhardtii}菌株不是底部重的游泳者。因此，我们得出结论，底部沉重不是粘度增加的先决条件，重力对我们的\textit{Chlamydomonas reinhardtii}菌株的流变学的影响可以忽略不计。这一发现重新提出了一个问题，即细胞取向的持久性起源是否实际上是悬浮液粘度增加的原因。
2013-10-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Shaken and stirred: Random organization reduces viscosity and dissipation in granular suspensions
大（$\geq10{μm}$）颗粒的悬浮液的粘度在高固体分数下由于摩擦颗粒接触的扩散而发散。减少摩擦，以允许或改善流动性，通常通过调整组合物，改变颗粒尺寸和形状或通过添加润滑分子来实现。我们提出了数值模拟，证明了一种互补的方法，即粘度发散转移驱动流调谐，在各种配置中使用叠加剪切振荡，以促进主流。振荡驱动悬浮液朝向不平衡的吸收状态相变，其中主导粘度的摩擦颗粒接触以自组织方式减少。该方法可以允许其他堵塞状态流动;即使对于未堵塞状态，它也可以显著降低每单位应变耗散的能量。这创造了一种可行的途径，以在成分调整不可取或有问题的广泛悬浮液中增强流动。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheological properties of a dilute suspension of self-propelled particles
详细的微观模型的自推进游泳者，我们推导出这样的颗粒在小Peclet数的稀悬浮液的流变特性。它示出，除了爱因斯坦的贡献的有效粘度，这是成比例的游泳者的体积分数，由于自推进粒子的活动的贡献影响的粘度。由于游泳者的活动，当颗粒是推进器（拉动器）时，有效粘度将低于（高于）悬浮介质的粘度。这种活性依赖性的贡献也将导致悬浮液以法向应力差的形式的非牛顿行为。
2014-08-19 cond-mat.soft
The rheology of hard sphere suspensions at arbitrary volume fractions: An improved differential viscosity model
我们提出了一个简单而通用的模型占在任意体积分数的硬球悬浮液的粘度的依赖性。该模型构成了一个连续介质描述的递归微分方法的基础上，假设一个层次的弛豫时间。系统的几何信息是通过一个有效的体积分数，在低浓度下接近通常的填充分数，并成为一个最大的包装。我们的表达式的粘度与实验在低，高剪切速率和在高频限制的协议是显着的所有体积分数。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermal Diffusivity and Viscosity of Suspensions of Disc Shaped Nanoparticles
在这项工作中，我们进行了瞬态热传导实验的纳米粒子盘Laponite JS，溶胶形成级，使用激光干涉法的水悬浮液。该图像序列用于测量悬浮液的热扩散率和热导率。悬浮液的折射率对温度本身的依赖性促进了温度分布的成像。我们观察到，随着在水中加入4体积%的纳米盘，悬浮液的热导率增加了约30%。的各向异性颗粒的悬浮液的热导率的理论模型，以及由汉密尔顿和克罗泽解释的数据的趋势很好。反过来，它估计Laponite纳米颗粒本身的热导率，否则难以直接测量。我们还使用同心圆筒流变仪测量纳米颗粒悬浮液的粘度。测量被认为是遵循相当好，理论关系的扁圆形颗粒的悬浮液的粘度，包括两个粒子的相互作用。该结果排除了悬浮液中存在颗粒簇。的有效粘度和热扩散系数的数据表明，颗粒的形状有一个作用，在确定提高悬浮液的热物理性能。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deformation upon impact of a concentrated suspension drop
我们研究了板和一滴非胶体固体颗粒悬浮在牛顿液体中的影响，特别注意的情况下，当颗粒的体积分数，$ϕ$，是接近-甚至超过-的临界体积分数，$ϕ_c$，在该悬浮液的稳定有效粘度发散。我们使用特定的浓度方案以及准确测定每滴的$ϕ$，并测量不同液体粘度、冲击速度和颗粒尺寸的变形$β$。在低体积分数下，发现$β$密切遵循有效的牛顿行为，我们通过记录高粘度牛顿液滴的低变形极限和表征我们悬浮液的有效剪切粘度来确定。相比之下，尽管有效牛顿方法预测$β$在$ϕ_c$处消失，但对于$ϕ>ϕ_c$观察到有限变形。这种有限变形仍然由悬浮液粘度控制，并随着颗粒尺寸的增加而增加，这表明颗粒相的粘性是接近和高于$ϕ_c$的耗散过程的关键因素。
2020-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective viscosity and elasticity in dense suspensions under impact: Toward a modeling of walking on suspensions
本研究通过LBM-DEM及简化模型提取浓悬浮液冲击弹性力，建立足-弹簧-身体模型，揭示弹簧刚度增大抑制多次弹跳，为悬浮液上行走建模提供基础。
2023-06-20 cond-mat.soft
Square root singularity in the viscosity of neutral colloidal suspensions at large frequencies
渐近频率$ω$，中性硬球胶体悬浮液的动态粘度的依赖性被证明是$η_0 A(ϕ) (ωτ_P)^{-1/2}$的形式，其中$A(ϕ)$已被确定为体积分数$ϕ$的函数，在流体范围内的所有浓度，$η_0$是溶剂粘度和$τ_P$的Péclet时间。对于软势，对于首阶陡度，其渐近行为与硬球势相同，并给出了与$1/ωτ_P$交叉的条件.我们的硬球势的结果推广了Cicelki和Felderhof在低浓度下得到的结果，并与van der Werff等人的实验吻合得很好，如果Smoluchowski算子中通常的Stokes-Einstein扩散系数$D_0$始终由非稀胶体悬浮液的短时自扩散系数$D_s(ϕ)$代替。
1997-01-17 cond-mat.soft
A Mean Field Model of Layering Instability in Shearing Suspensions
当悬浮的颗粒形成平面片时，浓缩的悬浮液可以剪切变稀，所述平面片以比颗粒随机分布时更小的摩擦在彼此上滑动。在一个简单的模型中，悬浮液用平均有效粘度来描述，相互碰撞的颗粒在剪切方向上重新分布平均密度。这导致粒子密度的扩散方程。如果在未稀释状态下的粘度是一个急剧增加的函数的颗粒密度的有效扩散系数是负的和扩散方程，有意义的尺度大于颗粒分离，是不适定的。该奇异性对应于颗粒的平面片的形成，并且定义了剪切稀化开始的临界颗粒密度。
2014-02-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscosity control of the dynamic self-assembly in ferromagnetic suspensions
近年来，对悬浮在液-气或液-液界面上的铁磁胶体的动态自组装研究揭示了从线性蛇到轴对称星状等多种多样的动态结构，这些动态结构表现出伴随着大尺度流体动力学流动的磁有序的新形态。基于控制实验和第一性原理理论，我们认为，从蛇到紫苑的过渡是由悬浮液的粘度，低粘度的液体有利于蛇和更粘，紫苑。通过获得时间平均的纳维-斯托克斯方程的解析解，我们可以深入了解平均流体动力学流动的作用和控制自组装的力的总体平衡。我们的研究结果表明，粘度可以用来控制动态自组装的磁性胶体悬浮液的结果。
2013-04-17 cond-mat.soft
Lasting effects of discontinuous shear thickening in cornstarch suspensions upon flow cessation
当流动突然停止时，表现出不连续剪切增稠（DST）的稠密悬浮液经历复杂的应力松弛。使用旋转流变仪，我们研究了两步松弛的水玉米淀粉悬浮液的DST状态后停止流动，并表明DST流体保留其剪切增稠状态的记忆，直到剪切应力达到一个恒定值在晚些时候。我们发现，这个残余应力在弛豫结束前的稳态粘度增加。此外，表征剪切应力的两步指数衰减的时间尺度表现出对稳态粘度的近线性依赖性。在目前的框架内，归因于DST的流体动力润滑层的故障，导致颗粒间的摩擦接触，稳态粘度的持久影响表明，摩擦接触的记忆持续到年底的放松，尽管存在的颗粒之间的排斥力。这些结果表明，完全的，自发松弛的系统的DST是停滞的摩擦力链的部分保留，这可能是由固定的边界和玉米淀粉颗粒之间的粘附力。
2021-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Normal viscosity and Viscous resuspension of non-Brownian suspensions
本文通过数值模拟研究非布朗悬浮液的法向应力，验证悬浮平衡模型在稳态描述中的适用性，并针对半稀区提出新的法向黏度表达式，揭示惯性效应和体积分数对法向应力各向异性的影响。
2024-10-01 cond-mat.soft
Effective viscosity of a suspension of flagellar beating microswimmers: Three-dimensional modeling
微生物通常可以通过鞭毛或纤毛的跳动在它们的液体环境中游动。在这项数值计算工作中，我们分析了鞭毛跳动的影响，在剪切流中的游泳细胞的轨道。我们还计算了鞭毛跳动对微泳者稀悬浮液流变学的影响。提出了一个莱茵衣藻游泳的三维模型，用两个反向旋转的前珠模拟两个前鞭毛的蛙泳式跳动。主动游泳者模型揭示了线性剪切流中不寻常的角轨道。也就是说，游泳者在水流中保持短暂的方向。这种行为是剪切流和游泳者的周期性鞭毛跳动运动之间相互作用的结果，鞭毛的周期性跳动运动对细胞体施加内部扭矩。这种特殊的行为对悬浮液的流变性能有一些重要的影响。我们计算了剪切流中由这种孤立的模型化微游泳者组成的悬浮液（稀的情况）的爱因斯坦粘度。我们使用数值模拟的基础上的Rotne-Prager近似简化鞭毛和细胞体之间的流体动力学相互作用。结果显示，与非活性悬浮液相比，活性游泳者悬浮液的特性粘度增加，以及根据先前的实验测量的剪切稀化行为[Phys.Rev.Lett. 104，098102（2010）]。
2017-11-20 cond-mat.soft
Constraint ratio controls viscosity in shear thickening suspensions
University of Chicago（芝加哥大学）；Harvard University（哈佛大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究通过约束比模型揭示剪切增稠悬浮液粘度增大的机制，利用接触力学与粒径 jamming 物理，提出约束比作为关键控制参数，实现流变数据统一建模。
2026-03-13 cond-mat.soft
Geometry-dependent viscosity reduction in sheared active fluids
我们研究流动斑图形成和粘度降低机制的活性流体通过研究广义Navier-Stokes模型，捕捉实验观察到的大量的涡旋动力学在微生物悬浮液。我们提出了精确的解析解，包括无应力涡格，并引入了一个计算框架，允许有效地处理以前棘手的高阶剪切边界条件。大规模的参数扫描确定自发流动对称性破缺，几何形状相关的粘度降低和负粘度状态服从于能量收集在受限的悬浮液的条件。该理论只使用一般假设的对称性和长波长结构的主动应力张量，这表明，无粘相可以实现在一个广泛的类的非平衡流体通过调整限制几何形状和图案尺度的选择。
2016-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ordered domains in sheared dense suspensions: the link to viscosity and the disruptive effect of friction
布朗胶体球的单分散悬浮液在高密度下结晶，并且在低于结晶阈值的密度下观察到剪切下的有序性。我们进行大规模的模拟模型悬浮液中含有超过$10^5$颗粒，定量研究剪切下的有序性，并调查其链接到悬浮液的流变性能。我们发现，在高速率下，对于$Pe>1$，剪切流诱导有序转变，显着降低测得的粘度。这种排序的分层和平面顺序的发展方面进行了分析，我们确定，颗粒被包装成六方晶体层（有许多缺陷），滑过去对方。通过计算局域$ψ_6$和$ψ_4$序参量，我们确定了缺陷对应于正方形晶格中的粒子链。我们计算了单个粒子对应力张量的贡献，发现剪切应力的最大贡献者主要位于这些密度较低的缺陷区域。缺陷结构使得能够形成颗粒的压缩链以抵抗剪切，但是这些链是瞬时的和短暂的。包含接触摩擦力允许应力承载结构生长成系统跨越网络，从而扰乱秩序并急剧增加悬浮液粘度。
2022-02-08 cond-mat.soft
Extensional viscosity of copper nanowire suspensions in an aqueous polymer solution
铜纳米线悬浮液正在成为下一代柔性电子产品的新电子墨水。使用一种新的表面声波驱动的拉伸流技术，我们能够执行目前缺乏分析这些悬浮液及其复杂的缓冲。我们通过悬浮液浓度的变化观察到拉伸粘度从3 mPa $\cdot$ s（1 mPa $\cdot$ s剪切粘度）到37.2 Pa $\cdot$ s，从而捕获历史上非常难以测量的低粘度。这些变化相当于在体积分数仅为0.027时，相对拉伸粘度增加近12，200倍。我们还发现，电线和必要的聚合物添加剂之间的相互作用强烈影响流变学。聚合物诱导的弹性显示出随着缓冲液弛豫时间从临界颗粒浓度以上的819降至59 $μ$ s而降低。这里提出的结果和技术应该有助于这些有前途的纳米线悬浮液的未来配方及其作为油墨和涂料的有效应用。
2015-08-05 cond-mat.other cond-mat.soft
Generalized hydrodynamics of a dilute finite-sized particles suspension: Dynamic viscosity
我们提出了一个介观流体动力学描述的胶体悬浮液的动力学。我们认为该系统作为一个气体的布朗粒子悬浮在牛顿热浴受到固定的非平衡条件施加的速度场。利用已有的研究结果，在该领域通过广义Fokker-Planck方程，我们得到了一组耦合微分方程的局部扩散电流和总应力张量的演变。我们发现，系统的动态剪切粘度包含的贡献所产生的有限尺寸的颗粒。
2006-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Suspensions of deformable particles in Poiseuille flows at finite inertia
我们分析了压力驱动流中的可变形颗粒悬浮液。悬浮液是由中性浮力最初的球形颗粒和牛顿载体流体，并通过直接的数值模拟，使用一个完整的欧拉方法的基础上的一个连续制定解决的流量。固相采用不可压缩的粘性超弹性本构关系建模，流动的特征由固相体积分数、雷诺数和毛细管数三个主要的无量纲参数表征。有效粘度对这三个量的依赖关系进行了研究，以研究惯性效应对悬浮的可变形颗粒。可以观察到，悬浮液具有剪切稀化行为，并且在高剪切速率下有效粘度的降低在更密集的配置中被强调。雷诺数和毛细管数的单独分析表明，有效粘度取决于毛细管比雷诺数。此外，我们的模拟表现出一致的趋势，可变形的颗粒向中心的通道，其中的剪切速率是低的。这种现象对于非常稀的悬浮液特别明显，其中靠近壁的整个区域没有颗粒。此外，当体积分数增加时，由于更高的相互颗粒相互作用，该近壁区域逐渐被占据。变形能力在这个过程中也起着重要的作用。事实上，在高毛细管数下，颗粒对剪切速率变化更敏感，并且可以更容易地改变它们的形状以在通道的中心区域容纳更多数量的颗粒。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective viscosity of a two dimensional passive suspension in a liquid crystal solvent
研究不可变形颗粒在液晶溶剂中的二维悬浮模型，推导出有效剪切粘度的显式公式，发现其随颗粒面积分数线性增加，并揭示了增大剪切流取向系数可降低有效粘度的情形。
2024-10-15 cond-mat.soft
A dynamic jamming point for shear thickening suspensions
我们报告的流变测量，以表征两个模型的剪切增稠悬浮液的临界行为：玉米淀粉在水中和玻璃球在油中。粘度曲线的剪切增稠部分的斜率随填充分数的增加而急剧增加，并在临界填充分数φ c处发散。粘度和屈服应力的大小也被发现有标度，发散在φ_c。只要屈服应力小于粘度最大值时的应力，我们就观察到剪切增稠。在该点以上，悬浮液转变为纯剪切稀化。基于这些数据，我们提出了一个动态堵塞相图悬浮液，并表明，剪切增稠的极限情况下对应于堵塞状态。
2009-04-04 cond-mat.soft
Rheological properties of sheared vesicle and cell suspensions
对囊泡悬浮液的二维动力学和流变学特性进行了数值模拟。采用了一种混合方法，它结合了介观方法的溶剂与膜的曲率弹性模型。剪切流是由两个反向滑动的平行壁引起的，这两个壁产生线性流动剖面。的流动行为进行了研究，为各种囊泡浓度和粘度比之间的内部和外部流体。随着粘度比的增加，特性粘度和近壁耗尽层的厚度都增加。
2014-12-01 cond-mat.soft
Scaling relations between viscosity and diffusivity in shear-thickening suspensions
本文通过数值模拟研究了二维简单剪切流中摩擦性非布朗球的流动与扩散行为，提出了粘度与扩散率在无摩擦和摩擦状态下基于集体运动长度尺度的标度关系，并验证了该幂律对粒间摩擦和系统尺寸不敏感。
2023-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Localized Stress Fluctuations Drive Shear Thickening in Dense Suspensions
分散在牛顿流体中的固体颗粒的机械响应表现出广泛的非线性现象，包括粘度\cite{1-3}随着应力的增加而急剧增加。如果固相的体积分数是中等高的，悬浮液将经历连续剪切增稠（CST），其中悬浮液粘度随着施加的剪切应力平稳地增加;在更高的体积分数下，悬浮液可以显示不连续剪切增稠（DST），其中粘度在增加施加的应力时突然改变几个数量级。提出的模型来解释这种现象是基于两种不同类型的粒子相互作用，流体动力学\cite{2,4,5}和摩擦\cite{6-10}。在这两种情况下，体积粘度的增加归因于某种形式的局部聚集\cite{11,12}。然而，这些异质性的物理性质和动力学行为仍然不清楚。在这里，我们表明，连续的剪切增稠源于动态本地化定义良好的区域的颗粒具有高粘度，随着浓度迅速增加。此外，我们发现，这些区域的空间范围在很大程度上取决于剪切面之间的距离。我们的研究结果表明，连续剪切增稠产生越来越频繁的本地化的不连续过渡共存的低粘度和高粘度牛顿流体相之间。我们的研究结果提供了一个关键的物理联系之间的微观动力学过程，确定颗粒之间的相互作用和剪切增稠流体的体流变响应。
2017-02-08 cond-mat.soft
Structure and rheology of suspensions of spherical strain-hardening capsules
我们研究了加工硬化球形胶囊的流变学，从稀到浓的制度下的约束剪切流，使用三维数值模拟。我们考虑了毛细管数、体积分数和膜不可伸展性对颗粒变形和有效悬浮粘度以及悬浮液法向应力差的影响。悬浮液显示剪切稀化行为，这是软颗粒如乳液液滴、囊泡、应变软化胶囊和红细胞的特征。我们发现，膜的不可伸展性对流变性起着重要的作用，几乎可以抑制剪切变稀。对于浓悬浮液的膜的不可扩展性上的正常应力差的非单调依赖性被观察到，反映了类似的行为的颗粒形状。相反，有效悬浮液粘度增长并最终饱和，达到非常大的不可扩展性，接近固体颗粒极限。从本质上讲，我们的研究结果表明，加工硬化胶囊共享的流变学特性取决于面积膨胀剪切弹性模量的比例与软颗粒和固体颗粒。此外，悬浮液粘度表现出一个普遍的行为，由毛细管数和膜的不可扩展性所定义的参数空间，当引入颗粒的几何形状的变化在稳态的体积分数的定义。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Fluctuating stresslets and the viscosity of colloidal suspensions
悬浮在隐式溶剂中的布朗胶体的理论和模拟，流体的流体动力学由胶体之间的有效相互作用来解释，的粘度之间产生了显着的和迄今为止未观察到的差异，从平均剪切应力计算下施加的剪切速率在斯托克斯制度和粘度提取的格林-久保形式主义的自动，静态平衡时热应力波动的相关性。我们发现，这两种方法之间的协议是恢复占波动的布朗应力的胶体，补充和相关的传统波动的布朗力和扭矩通过扩展的波动耗散定理的基础上的流体动力学大阻力矩阵。波动项的时间平均产生了新的非波动应力。球形颗粒的布朗动力学模拟说明了这些波动和非波动的贡献，以获得一致的粘度的必要性。
2019-01-18 cond-mat.soft
Orientational dynamics and rheology of active suspensions in weakly viscoelastic flows
本文研究弱粘弹性剪切流中微型游泳者悬浮液的取向动力学与流变学，发现活性粘弹性应力改变 Jeffery 轨道，pusher 型游泳者可抵抗旋转，且活性与弹性响应显著放大游泳者诱导粘度，使超流态在更低体积分数下出现。
2023-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal scaling of shear thickening suspensions under acoustic perturbation
本研究通过实验将声学扰动对悬浮液粘度的影响纳入普适标度框架，揭示了声学扰动等效于有效粒子间排斥力，实现了对剪切增稠行为的定量预测与实时控制。
2025-10-13 cond-mat.soft
Optimum dissipation by cruising in dense suspensions
稠密的悬浮液在大的填充分数下倾向于剪切堵塞。然而，最近已经表明，各种振荡协议可以解除堵塞以及降低粘度和耗散。在这个数值工作中，我们问自己什么是最佳的剪切协议的耗散。我们发现，许多巡航协议的耗散类似于剪切协议与稳定的主剪切和叠加的交叉振荡，即使后者的粘度降低更可观。此外，我们发现，主振荡和垂直振荡之间的交替产生比上述两个协议高得多的耗散，但具有类似的粘度作为交叉振荡之一。虽然自组织已被证明可以最大限度地减少粘度，但我们的研究结果挑战了随机组织是减少耗散的潜在机制的想法。相反，剪切“脆弱性”与几何形状相结合似乎是关键因素，这解释了巡航协议的粘度和耗散的最小值的反直觉解耦。这项工作为一类新的高能效流协议铺平了道路。
2023-02-17 cond-mat.soft
Caging and fluid deformations in dense bidisperse suspensions
本文研究非布朗双分散悬浮液中颗粒笼闭、溶剂局部变形与有效黏度的关联，提出环境依赖的有效体积模型，并借助聚合物线圈—伸展转变实验验证局部应变率与体积分数的线性关系。
2024-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bouncing of a projectile impacting a dense potato-starch suspension layer
当一个固体射弹落在一个稠密的非布朗粒子悬浮液上时，射弹上的极大阻力会导致其急剧减速，然后反弹。在这项研究中，我们进行了一组简单的实验下降固体弹丸的影响到一个密集的马铃薯淀粉悬浮液。从抛体运动的运动学数据中，测量了回弹的恢复系数和时间尺度。通过假设线性粘弹性，可以估计有效的瞬态弹性和粘度。我们还估计斯托克斯粘度在一个较长的时间尺度上通过测量缓慢下沉的时间的弹丸。弹性模量和粘度的估计是一致的，分别测量以前的结果。此外，机械振动对粘弹性的影响进行了检查。结果发现，机械振动对受冲击的稠密悬浮液的黏弹性没有显着影响。
2019-04-26 cond-mat.soft
Effects of viscoelasticity on shear-thickening in dilute suspensions in a viscoelastic fluid
我们调查以前未澄清的流体弹性剪切增稠稀悬浮液中的Oldrophil-B粘弹性流体使用一种新的直接数值模拟的基础上平滑的配置文件的方法。流体弹性由Weissenberg数Wi和粘度比$1-β=η_p/(η_s+η_p)$确定，粘度比测量聚合物应力和流动之间的耦合：$η_p$和$η_s$分别是聚合物和溶剂的粘度，随着$1-β$的增加，虽然应力与$β\to 1$极限相比没有显著变化，对不同$1-β$的颗粒周围的流动和构象动力学的分析表明，在大的$1-β$下，聚合物应力调节流动，$β$对聚合物应力发展的这种影响表明流体弹性和流动之间的复杂耦合，并且对于理解粘弹性介质中悬浮液中的流变学和流体动力学相互作用是必要的。
2020-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Percolation network dynamicity and sheet dynamics governed viscous behavior of poly-dispersed Graphene nano-sheet suspensions
实验测定了石墨烯纳米片悬浮液的粘度及其随温度和浓度的变化规律。提出了多分散GNS粘度高于基液的物理机理。实验数据表明，GNS的粘度增强介于碳纳米管悬浮液（CNTSs）和纳米氧化铝悬浮液（nAS）之间，表明GNS的粘度增强机制为渗流（如CNT）和布朗运动辅助的片状动力学（如氧化铝颗粒）的混合机制。片材动力学和渗滤，以及提出的渗滤网络动态因子，已被用来确定一个尺寸一致的分析模型，以准确地确定和解释多分散GNS的粘度。有人假设，动态片的行为定性类似于气体分子。该模型还提供了不同的稀纳米颗粒悬浮液的粘性行为的机制的洞察。该模型已被发现与GNS的实验数据，甚至碳纳米管和纳米氧化铝悬浮液。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
