comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計

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基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1

   

    非牛頓流體,是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體,即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體。非牛頓流體廣泛存在于生活、生產和大自然之中。絕大多數生物流體都屬于所定義的非牛頓流體。 

    高分子聚合物濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等,都是非牛頓流體。石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、油漆、油墨、牙膏、家蠶絲再生溶液、鉆井用的洗井液和完井液、磁漿、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛頓流體。食品工業中的番茄汁、淀粉液、蛋清、蘋果漿、濃糖水、醬油、果醬、煉乳、瓊脂、土豆漿、熔化巧克力、面團、米粉團、以及魚糜、肉糜等各種糜狀食品物料也都是非牛頓流體。

    非彈性非牛頓流體有多種本構定律,需要擬合多個系數,此次的模型通過在comsol內置全局最小二乘目標優化,進行參數估計,優化本構方程系數,讓本構方程的結果更貼近實驗數據。

    通常非彈性非牛頓流體的本構定律有如下幾種,剪切速率和動力粘度的方程展示在下列。

QQ圖片20210127153318.png

  

1、輸入實驗獲得的剪切速率與動力粘度的數據表:

comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計的圖3

2、選定一個本構方程,將相關參數初始值和方程寫入參數和變量中;

comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計的圖4

其中miu_0,n,gamma為需要進行優化的系數,讓本構可以更貼近實驗數據。

3、設置優化求解器,選用Leveberg-Marquardt方法進行參數估計,進行求解;

求解的結果:

comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計的圖5

將優化后的本構方程繪制出來與實驗數據做比較:

comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計的圖6

可以觀察到兩者貼合的很近了。

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