抄録/ポイント:
抄録/ポイント
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流動下で等方性の摩擦低下のあるFENEダンベルについて,正規化した伸びおよびずり粘度η<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>およびη/η<sub>0</sub>を,線形粘弾性(LVE)領域の量を表す添え字「0」を用い理論的に分析する。分析の基本的なパラメータは,摩擦低下因子r<sub>ζ</sub>=ζ<sub>sf</sub>/ζ<sub>eq</sub>,FENE因子r<sub>κ</sub>=κ<sub>sf</sub>/κ<sub>eq</sub>,およびBrown力強度因子r<sub>B</sub>=B<sub>sf</sub>/B<sub>eq</sub>であり,ζとκはダンベルのビーズ摩擦係数とばね強度,Bはビーズに作用するBrown力の強さ,添え字「sf」と「eq」は定常流下および平衡状態の量をそれぞれ表す:平衡状態で有効なゆらぎ散逸定理によると,B<sub>eq</sub>=2ζ<sub>eq</sub>κ<sub>B</sub>T,κ<sub>B</sub>Tは熱エネルギーである。正規化した粘度は,LVE緩和時間に関して定義したWeissenberg数Wiを用いて,η<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>=(r<sub>B</sub>/r<sub>κ</sub>){1-2(r<sub>ζ</sub>/r<sub>κ</sub>)Wi}<sup>-1</sup>{1+(r<sub>ζ</sub>/r<sub>κ</sub>)Wi}<sup>-1</sup>およびη/η<sub>0</sub>=(r<sub>B</sub>/r<sub>κ</sub>)として分析的に表現できることが分かった。η<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>とη/η<sub>0</sub>はどちらもr<sub>B</sub>因子に比例するため,これらの量を比較することで,流動下のBrown力B<sub>sf</sub>の強度を特徴付けることができる。例えば,Wiとのr<sub>ζ</sub>のべき乗則減衰のテストケースの場合,高Wiでη<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>とη/η<sub>0</sub>は互いに比例し,同じべき乗則薄化挙動η<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>∝η/η<sub>0</sub>∝Wi<sup>-0.5</sup>を示すとすると,上記のη<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>およびη/η<sub>0</sub>の式は,速い流動下で,2ζ<sub>sf</sub>κ<sub>B</sub>T<B<sub>sf</sub><2ζ<sub>eq</sub>κ<sub>B</sub>Tの関係を示唆した(つまり,揺らぎ散逸定理の破綻)。したがって,この研究で示した分析は,η<sub>E</sub>/η<sub>E0</sub>とη/η<sub>0</sub>のデータを直接比較することによって,流動下のBrown力強度を特定する実験的な経路を提供する。(翻訳著者抄録)