定优胶溶液狭缝喷射减阻实验研究

作     者：时朋飞 杜伟 胡海豹 冯家兴 谢络 Shi Pengfei;Du Wei;Hu Haibao;Feng Jiaxing;Xie Luo

作者机构：西北工业大学航海学院西安710072 武汉第二船舶设计研究所武汉430064 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2022年第54卷第5期

页      面：1257-1263页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52071272,12102358) 基础前沿项目(JCKY2018*18) 陕西省自然科学基础研究计划(2020JC-18) 中国博士后科学基金(2021M692617) 中央高校基本科研业务费专项资金(3102021HHZY030008) 重庆市自然科学基金(cstc2021jcyj-msxm X0393)资助。 

主　　题：定优胶 减阻 流变 剪切变稀 喷射 

摘      要：定优胶具有比柔性聚合物更优越的抗剪切效果,是一种新型高分子聚合物减阻添加剂,目前对其研究仍相对缺乏.这里通过开展定优胶流变和管内狭缝喷射减阻实验,分析了流变特性与减阻行为之间的联系,并从其喷射扩散角度解释了其减阻规律变化的原因.实验结果表明,定优胶溶液为剪切变稀流体,会发生黏性到弹性转变,且转变点与温度无关,仅随浓度增加而前移;定优胶减阻率随水流速度(雷诺数)呈先增后降趋势,但随喷射速率单调递增;相较于喷射纯水,定优胶溶液在流场中扩散缓慢,且喷射速率越高,壁面附近集聚越明显.同时,定优胶溶液喷射减阻的变化与其扩散规律相吻合:当流速较小时,定优胶溶液扩散不充分,呈非均匀聚集态,未能充分发挥其湍流抑制效果,减阻较弱;随流速增加,水流的剪切拖拽作用增强了定优胶的扩散均匀程度,进而提升湍流抑制效果,减阻率上升;但当流速过大时,定优胶的快速扩散造成其浓度被大幅稀释,且近壁区过大剪切率可能已造成部分长链分子断裂,致使减阻效果下降.