kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Extensional Instability in Complex Fluids: A Computational Study
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Engineering Mechanics, Fluid Mechanics and Engineering Acoustics.
2020 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In this study, instability and failure in complex fluids (Elastoviscoplastic fluids) is explored using the classic Considère (F˙ < 0) and stress curvature (σ¨ < 0) criteria. Employing the Saramito model, numerical simulation of the extensional protocol on non-Newtonian fluids is carried out. Validation is firstly performed (with a purely viscoelastic model) and in general found to be in agreement with previous works. Parameter variation of the Bingham number (Bi), capillary number (Ca) and extension rate (ε˙) is then undertaken. It is found out that for Oldroyd-B based fluids, the stress curvature condition almost always occurs from inception of the flow for all cases. Additionally, increasing surface tension has a stabilizing effect on the extending fluid when it is below a critical value, above which it aids breakup. Increasing the yield stress, though, delays the onset of instability, but reduces the final length of the extending filament. At mild to high extension rates, the Considère criterion and the extension at the maximum stress are suit-able indicators of the final extension at strain-to-break(εST B). Furthermore, the rate of the of necking instability till final breakup varies with the εST B at moderate to high ε˙.

Abstract [sv]

I denna studie undersöks instabilitet och misslyckande i komplexa vätskor (Elastoviskoplas-tiska vätskor) med den klassiska Considère (F˙ < 0) och stresskurvatur (σ¨ < 0) kriterier. Genom att använda Saramito-modellen utförs numerisk simulering av det utökade protokol-let på icke-newtonska vätskor. Valideringen utförs först (med en rent viskoelastisk modell) och i allmänhet visar sig överensstämma med tidigare verk.Parametervariation av Bingham-numret (Bi), kapillärnummer (Ca) och förlängningshastighet (ε˙) genomförs sedan. Det har visat sig att för Oldroyd-B-baserade vätskor, uppträder stresskrökningstillståndet nästan alltid från början av flödet i alla fall. Dessutom har ökande ytspänningen stabiliserande effekt på den utsträckande vätskan när den är under ett kritiskt värde, över vilket den underlättar uppbrytning. En ökning av sträckgränsen fördröjer dock instabiliteten men minskar den slutliga längden på det utsträckta filamentet. Vid milda till höga utvidgningshastigheter är Considère-kriteriet och förlängningen vid maximal spänning lämpliga indikatorer för den slutliga förlängningen vid spänning till brott (εST B). Vidare varierar frekvensen av instabilitet i halsen till slutlig upplösning med εST B vid måttlig till hög ε˙.

Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 69
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2020:376
Keywords [en]
Complex Fluids, Computational Rheology, Elastoviscoplastic Fluids, Instability.
Keywords [sv]
Komplexa vätskor, Beräkningsreologi, Elastoviskoplastiska vätskor, Instabilitet.
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-290228OAI: oai:DiVA.org:kth-290228DiVA, id: diva2:1528247
Supervisors
Examiners
Available from: 2021-02-14 Created: 2021-02-14 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2848 kB)332 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2848 kBChecksum SHA-512
bee5e1c1727540084115055adca72f4c5fe580c73adef41cae1e3652989b5da5a705b7b3fbaab5fe5e0a74eeecb570c2ca1508740b0859a06a0288fc002b3202
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Fluid Mechanics and Engineering Acoustics
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 332 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 597 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf