comsol的非弹性非牛顿流体的本构方程参数估计

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非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。
高分子聚合物浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等,都是非牛顿流体。石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。食品工业中的番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、浓糖水、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化巧克力、面团、米粉团、以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料也都是非牛顿流体。
非弹性非牛顿流体有多种本构定律,需要拟合多个系数,此次的模型通过在comsol内置全局最小二乘目标优化,进行参数估计,优化本构方程系数,让本构方程的结果更贴近实验数据。
通常非弹性非牛顿流体的本构定律有如下几种,剪切速率和动力粘度的方程展示在下列。

1、输入实验获得的剪切速率与动力粘度的数据表:
2、选定一个本构方程,将相关参数初始值和方程写入参数和变量中;
其中miu_0,n,gamma为需要进行优化的系数,让本构可以更贴近实验数据。
3、设置优化求解器,选用Leveberg-Marquardt方法进行参数估计,进行求解;
求解的结果:
将优化后的本构方程绘制出来与实验数据做比较:
可以观察到两者贴合的很近了。
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