The zero-shear-rate limiting rheological behaviors of ideally conductive particles suspended in concentrated dispersions under an electric field
采用大规模数值模拟方法研究了理想导电颗粒悬浮液在电场中的流变行为。在电场的作用下，颗粒发生非线性电动现象，称为介电电泳，它是介电电泳和诱导电荷电泳的结合。对于理想的导电颗粒，悬浮液的动力学主要由诱导电荷电泳控制。为了表征悬浮液的流变特性，颗粒应力张量和颗粒压力的体积分数的范围内计算几乎随机紧密堆积。颗粒法向应力和颗粒压力表现出非单调的体积分数，特别是在集中制度。特别是，颗粒压力是积极的体积分数高达30\%，之后它变成负的，表明颗粒压力的性质的变化。并对用对分布函数和悬浮熵表示的微观结构进行了评价。可见的变化，在当地的微观结构似乎与非单调变化的颗粒法向应力和颗粒压力。这些非单调行为也与我们最近的研究中观察到的粒子配对动力学的主导机制的变化相关[Mirfendereski \& Park，J. Fluid Mech. \textbf{875}，R3（2019）]。最后，研究了约束对颗粒应力和颗粒压力的影响。据发现，颗粒压力的性质变化非常迅速，在高体积分数的限制水平的增加。这项研究应激励控制策略，充分利用这种悬浮系统的流变操纵的压力的不同变化的性质。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
A deviatoric-stress closure for constitutive modeling of viscoelastic dynamics
Kyoto University（京都大学）；Kanazawa University（金泽大学）；Kyoto MPI Inc.（京都MPI公司）
该研究针对从实验可观测应力推断黏弹性本构方程的难题，提出偏应力闭合建模方法，经Giesekus和Larson模型验证可有效捕捉相关流动响应并明确其有效范围。
2026-09-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscometric flow of dense granular materials under controlled pressure and shear stress
本研究利用离散元法模拟，探讨在外部剪应力与压力作用下，密实颗粒物料的流动。在这种方法中，允许材料沿所有周期性方向应变，并响应于内部应力状态和外部施加应力之间的不平衡来调整其固体体积分数。通过系统地改变外部剪切应力和压力，稳态流变响应模拟：（1）率无关的准静态流;（2）率相关的惯性流。模拟的流动是具有不可忽略的第一和第二法向应力差的粘度。在惯性流中，两个法向应力差均为负值，而在准静态流中，第一个法向应力差由负值变为略正值，第二个法向应力差趋于零。第一个法向应力差出现从一个第二列接触织物张量和应变率张量之间的流动平面的同轴性缺乏，而第二个法向应力差是链接到一个过剩的接触在剪切平面相比，涡度方向。一个通用的流变学模型的二阶（应变率张量），提出来描述这两种类型的流，和模型校准的各种值的颗粒间摩擦模拟近单分散球体。该模型采用了正常的应力差异，在这两个制度的流动，并提供了一个完整的粘度稳定的致密颗粒流的描述。
2020-11-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of mobile sediment beds sheared by viscous, pressure-driven flows
我们提出了一个详细的比较剪切沉积物床的流变行为的压力驱动，直通道配置的基础上产生的数据，通过完全耦合，颗粒分辨直接数值模拟和实验测量reviously出版的Aussillous { \it等人}。(J.流体机械：第736卷，2013年，pp. 594-615）。高分辨率的模拟数据允许计算悬浮液在流向和垂直方向上的应力平衡以及流体和颗粒相之间的应力交换，这是推断流变学所需的信息，但迄今为止在实验中无法获得。应用这一知识的实验和数值数据，我们得到的纵向稳定，深度分辨的相关流变量的配置文件。流变量，如剪切粘度和法向粘度和有效摩擦系数的缩放行为进行检查和比较，来自流变实验和广泛使用的流变相关性的数据。我们表明，流变性能，以前已经推断出的环形Couette型剪切流中性浮力颗粒仍然持有我们的设置的沉积物输运在Poietille流和密集的制度，我们发现很好的协议与经验关系从中得出。将总应力从颗粒接触和流体动力学细分为多个部分，表明临界颗粒体积分数为0.3，以将致密区与稀区分开。在稀释状态下，即，在输沙层，多孔介质屏蔽了长程水动力相互作用，有效粘性服从爱因斯坦关系。
2021-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Integration through transients for inelastic hard sphere fluids
本文计算了在一般剪切速率和密度下，非弹性硬球在定常剪切流中的流变特性。从微观动力学出发，我们概括了通过瞬态（\textsc{itt}）形式主义的耗散，随机驱动的颗粒状粒子的流体的集成。应力松弛函数计算近似模式耦合理论-基于物理图像，剪切松弛是由缓慢的结构松弛为主，接近玻璃化转变。稳态剪切应力的瞬态积累，从而追溯到瞬态密度的相关性计算自洽模式耦合理论。玻璃化转变是由屈服应力的出现和牛顿粘度的发散，表征线性响应的信号。对于与结构弛豫时间相当的剪切速率，应力变得与剪切速率无关，并且我们观察到剪切变稀，而对于最大的剪切速率，Bagnold缩放，即，恢复了剪切应力随剪切速率的二次增加。流变性能是定性相似的所有值的$\varepsilon$，恢复的恢复系数，但是，应力的大小以及剪切变稀和增稠的范围显示出显着的非弹性依赖。
2020-02-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spreading dynamics of a drop of yield-stress fluid subject to vertical oscillations
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究通过实验与数值模拟对比，探究垂直振荡下屈服应力液滴的铺展动力学，发现SHB模型低估振荡响应，但可调整溶剂粘度捕捉铺展，并建立阈值加速度与屈服数的比例关系，为估算屈服应力提供新方法。
2026-09-14 physics.flu-dyn
Dry granular flows: rheological measurements of the $μ(I)$-Rheology
针对颗粒材料剪切局部化、剪胀特性导致常规流变测量难的问题，本研究采用改进的环形剪切池开展非常规流变测量研究致密颗粒流，并将结果与$μ(I)$流变学对比，旨在建立用流变工具表征颗粒材料的方法。
2015-05-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stable and Interpretable Multi-Mode Rheological Universal Differential Equations (mmRUDEs) for Data-Driven Constitutive Modeling
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对RUDE框架训练不稳定、外推差和不可解释的问题，提出多模式mmRUDEs，通过对数压缩、分裂网络和投影层保证热力学稳定，引入rheome增强可解释性，在合成与实验数据上验证了稳定性和准确性。
2026-10-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Generalized Constraint-Controlled Rheological Model: Two Constitutive Pathways under Sinusoidal Periodic Shear Deformation
Rheonic Lab（Rheonic实验室）；University of Milan（米兰大学）
该研究构建广义约束控制流变模型（GCCRM），针对正弦周期剪切变形下的缠结聚合物熔体，覆盖线性与强非线性区域，建立一致本构结构，定量验证需单套参数。
2026-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Development and decay of vortex flows in viscoelastic fluids between concentric cylinders
通过聚丙烯酰胺和甘油溶液的实验和数值模拟，研究了同轴圆柱间粘弹性流体中旋涡的发展和衰减。当内缸突然启动或停止而外缸保持固定时，瞬态过程被触发。通过数字粒子测速仪获得的方位角速度在达到稳态之前表现出振荡。涡的发展是通过超调来表征的，即最大速度和稳定速度之间的差。类似地，在涡旋的衰减中，方位角速度改变其方向，并且相关参数是定义为最大反向瞬态速度的下冲。为了更深入地了解这一现象，实验结果与流变模型的数值模拟作为Oldrophil-B和White-Metzer补充。第一个模型的结果揭示了超调和下调与流体的弹性数的依赖关系。使用白Metzer模型，我们解释了剪切稀化效应的溶剂粘度的降低所产生的超调量的增加。
2021-10-29 physics.flu-dyn
On the Determination of the Yield Surface within the Flow of Yield Stress Fluids using Computational Fluid Dynamics
一部分非牛顿流体是屈服应力流体。它们需要最小的应力来流动。低于该最小值，屈服应力流体保持固态。迄今为止，一维和二维数值模型已主要用于研究自由表面流动。然而，有些现象具有三维行为，例如液体状态和固体状态之间的极限的出现。在这里，目的是使用计算流体动力学（CFD）再现的屈服应力流体在一个开放的通道中的自由表面流动的属性。还期望对屈服应力流体的行为进行建模。数值研究是用软件OpenFOAM驱动的。数值结果与实验结果进行了比较，从模型实验和理论预测的基础上流变本构关系。通过评估其可靠再现流型的能力，对3D模型进行了验证。深度，局部速度和应力被量化为不同的数值配置（网格级别，流变参数）。然后，数值结果被用来检测流动中的刚性和剪切区的存在。
2018-08-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stress relaxation in a dilute bacterial suspension: The active-passive transition
我们分析了稀释的细菌悬浮液的时间依赖性非线性流变学（例如E。大肠杆菌）的一对冲动开始的线性流动-简单剪切和单轴拉伸。流变学由细菌取向分布决定，其满足动力学方程，该动力学方程包括由施加的流动引起的旋转，以及通过旋转扩散和翻滚而松弛至各向同性。相关的无量纲参数是Peclet数$Pe\equiv \dotγτ$和$τD_r$，Peclet数决定了流动诱导取向各向异性的重要性，$τD_r$量化了两种内在取向去相关机制（翻滚和旋转扩散）的相对重要性。这里，$τ$是表现出奔跑-翻滚动力学的细菌的平均奔跑持续时间，$D_r$是细菌的固有旋转扩散率，而$\dotγ$是施加的速度梯度的特征幅度。动力学方程的解决方案是使用频谱伽辽金法数值获得的，并在整个范围内的$Pe$产生相关的流变性能。对于简单剪切，我们在小$Pe$下的分析预测的应力松弛与Lopez等人（2015）的实验观察结果非常一致。然而，在大$Pe$上的分析产生了性质上不同的弛豫。实验中的流变学响应对应于从小$Pe$的主动游泳者的近各向同性悬浮到大$Pe$的被动杆的明显（近）各向同性悬浮的过渡。相比之下，计算产生了预期的过渡到一个几乎流动对齐悬浮被动刚性棒在高$Pe$。我们探测这种主动-被动过渡系统，补充数值解与解析解从适当的基态微扰展开。
2018-09-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling the impact of synovial fluid elasticity on tangential stress
本文通过简化流变模型研究滑液弹性对振荡关节运动中切向应力与摩擦的影响，发现本构方程的微小变化会根本改变预测结果，并指出聚合物弹性对摩擦具有重要作用。
2025-08-22 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Hammering at the entropy: A GENERIC-guided approach to learning polymeric rheological constitutive equations using PINNs
本文提出 GENERIC 引导的 PINN 框架以学习聚合物溶液额外应力本构方程中的熵贡献，并证明基于复杂绕流数据训练的模型在复杂场景中更优且可跨几何拓扑迁移。
2024-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Yield Stress Fluids Solidifying in Capillary Imbibition
本研究探讨了屈服应力流体在毛细管渗吸过程中的固化现象，发现在应力低于屈服应力时仍出现异常流动行为，并提出基于流变特性和滑移的数值解模型来解释这一普遍行为。
2023-10-10 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Apparent Breakdown of the Stress-Optic Rule in Rigid-Rod Suspensions: A Stress-Partitioning Interpretation
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Shinshu University（信州大学）
本研究通过纤维素纳米晶悬浮液的流变-光学实验和福克-普朗克模型，发现应力-光学规则的表观失效源于应力分配而非材料系数，参照布朗应力可统一不同条件下的响应。
2026-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow and Arrest in Stressed Granular Materials
如果没有足够的外加应力驱动，流动的粒状材料经常会突然停止。这种运动的突然停止在工业材料处理和加工中可能是经济上昂贵的，并且在诸如滑坡和地震的间歇性地球物理现象中是显著后果。使用离散元模拟，我们计算状态的稳定流动和逮捕的颗粒材料的恒定施加的压力和剪切应力的条件下，这也是最相关的实践。在这里，材料可以响应于所施加的应力而膨胀或压缩，并且流动或停止。我们的模拟强调，在外部应力下，颗粒材料的内在响应的特点是由严格定义的流动或逮捕，这是高度敏感的颗粒间摩擦的稳定状态。虽然流动状态可以等效地由体积分数、配位数或内应力比表征，但是为了表征剪切停止状态，还需要考虑接触网络中的结构各向异性。我们强调了扩张在流动停滞转变中的作用，并在颗粒材料流变转变的背景下讨论了我们的发现。
2022-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheological characterization of a thixotropic semisolid slurry by means of numerical simulations of squeeze flow experiments
本研究提出一种利用挤压流动实验数据，通过数值模拟表征半固态金属浆料流变特性的方法，模型考虑结构参数变化，并与铝合金实验数据取得良好一致。
2023-12-30 physics.flu-dyn
Shear jamming and fragility in dense suspensions
剪切引起的堵塞现象是稠密悬浮液复杂流变行为中的一个因素。这种剪切堵塞状态是脆弱的，即，它们对于与产生它们所施加的应力不相容的施加应力是不稳定的。这种特殊的流动历史依赖的应力响应是由于流动诱导的微观结构。为了研究在恒定剪切应力下实现的堵塞状态，我们对具有摩擦接触力和流体动力润滑力的非布朗粒子进行了动态模拟。我们发现明确的签名，区分这些脆弱的国家从更传统的各向同性堵塞状态。
2019-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Continuum modelling of shear start-up in soft glassy materials
屈服应力流体（YSFs）具有双重性质，即屈服应力下的YSFs为固体，屈服应力以上的YSFs为液体，在外加剪切速率$\dotγ$下，YSFs的固-液相变具有复杂的时空变化。尽管如此，在文献中报道的一般现象归结为一个简单的序列，可以分为一个短时间的响应，其特征在于所谓的“应力过冲”，然后应力松弛到一个稳定的状态。这种松弛可以是持久的，通常涉及剪切带的生长，其可以仅是瞬时的或可以在稳态下持续，或者是突然的，在这种情况下，固体到液体的转变类似于脆性材料的失效，涉及雪崩。在这里，我们使用一个连续体模型的基础上的空间分辨流动性的方法来合理化的完整的情况下与剪切诱导屈服的YSF。我们的模型提供了一个缩放的坐标的应力最大值作为一个函数的$\dotγ$，这表现出良好的协议与实验和数值数据提取的文献。此外，我们的方法表明，这样的缩放是密切相关的流动边界层在移动边界附近的生长动力学。然而，这种缩放与该层的命运以及YSF的长期行为无关。最后，当包括“长程”相关性的存在时，我们表明我们的模型显示出韧性到脆性的转变，即，应力过冲减小为与雪崩相关联的急剧应力下降，这影响了利用$\dotγ$的应力最大值的缩放。我们的工作提供了一个统一的图片剪切诱导屈服的YSF，其复杂的时空动态深深连接到非局部效应。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Full-field rheo-optical analysis of wormlike and networked micellar structures under uniaxial extensional flow
本文提出一种全场拉伸流变光学技术，结合液体滴落法与高速偏振相机同步测量拉伸应力和双折射，成功可视化CTAB/NaSal胶束溶液在单轴拉伸下的结构取向，并验证了其应力光学系数与剪切流动结果相当。
2025-07-21 physics.flu-dyn
Effects of inertia and turbulence on rheological measurements of neutrally-buoyant suspensions
对于低雷诺数的中性浮力悬浮液的剪切流，剪切应力通常使用仅取决于固体分数的有效粘度来建模。随着雷诺数（$Re$）增加，惯性变得重要，有效粘度也取决于雷诺数本身。目前的实验测量的扭矩中性浮力颗粒在同轴圆筒流变仪的固体分数，$ϕ$，从10\%到50\%和雷诺数的基础上，从2到1000的颗粒直径。对于雷诺数为O（10）和固体分数小于$30\%$的实验，有效粘度随雷诺数增加，与文献中最近的数值模拟结果一致。在相同的$Re$范围内，在更高的固体分数下，结果显示扭矩随剪切速率降低。对于大于100的雷诺数和较低的固体浓度，有效粘度继续随雷诺数增加。然而，基于与纯流体测量的比较，所测量的有效粘度的增加是由向湍流的过渡引起的。颗粒通过增加测量扭矩的大小并导致流动在较低雷诺数下转变来增强湍流。对于最高的固体分数，测量结果表明，扭矩的大小显着增加，但有效粘度是独立的雷诺数。
2016-12-13 physics.flu-dyn
Learning parameter-dependent shear viscosity from data, with application to sea and land ice
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）
本文提出通过神经网络从数据中推断非牛顿流体的本构模型，结合有限元和机器学习方法，展示了在陆地冰和海冰中学习温度和浓度依赖的粘性-塑性模型的准确性与鲁棒性。
2026-04-27 cs.NA math.NA math.OC
Developing a Non-Newtonian Fluid Model for Dust, for Application to Astrophysical Flows
本文从单个尘埃颗粒运动方程出发，推导出无碰撞尘埃的协变流体模型，证明其对应高维各向异性麦克斯韦流体，并简化了吸积盘背景下流变应力的本构关系。
2024-11-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Electroosmotic flow of a rheological fluid in non-uniform micro-vessels
本文通过润滑理论分析变截面微血管中Herschel-Bulkley流体的压力-电渗耦合流动，发现屈服应力仅在有压力时影响流量，且线性叠加仅适用于均匀管，非均匀性破坏该关系。
2023-02-15 math-ph math.AP math.MP
