基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统，该方法包括：使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。本发明专利技术实施例使用加装平行板结构的旋转流变仪测试，可直接由流变仪给出所需数据，相较于传统管道压力流模式更加简单，所需样品量更少，仪器清理与维护更简单；在不代入流体与滑移模型的前提下，直接对原始数据进行微分处理，将研究问题简化为简单剪切流，同时保留了原有流场的准确描述。

【技术实现步骤摘要】
基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统
本专利技术涉及流变学
，尤其涉及一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统。
技术介绍
流变仪的测试是一个由众多因素影响的复杂问题，旋转流变测试在测试过程中，由于转子带动流体运动所产生的粘滞力作用于传感器表面而形成扭矩(一般情况传感器即为转子)。传统的流变仪直接给出的剪切应力数据，是根据在无壁面滑移情况下牛顿流体的计算公式得到的，但是无法精确得到非牛顿流体的流变曲线，从而使得非牛顿流体本构模型的参数辨识出现偏差。即使是通过微分获得了无壁面滑移情况下非牛顿流体的流变曲线，传统的处理方法也没有考虑可能对影响测试结果的壁面滑移。目前学术上求流体与固体界面间的滑移曲线或滑移本构方程时，是通过预先给定壁滑移的本构模型，再在积分以及微分后，最后进行滑移本构方程的模型的参数拟合。而对模型的积分和微分，会带来计算的复杂性，同时实际情况与模型不匹配并导致较大偏差。因此，现在亟需一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，包括：使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。进一步地，所述使用平行板结构的旋转流变测试，包括：先测试无滑移壁面或与流体间滑移特性已知的壁面，后测试特性未知的壁面。进一步地，所述先测试无滑移壁面或与流体间滑移特性已知的壁面，包括：进行差分或微分处理，得到流体精确的流变曲线；根据所述流体精确的流变曲线，确定对应的模型拟合出流体的本构方程。进一步地，所述后测试特性未知的壁面，包括：进行差分或微分处理，得到简单剪切形式的精确方程；基于所述简单剪切形式的精确方程和所述流体的本构方程，得到流体与固体界面间的滑移曲线。进一步地，所述进行差分或微分处理，得到流体精确的流变曲线，包括：通过改变剪切面的间距，从而改变剪切流动和壁面滑移在总移动速度的占比，以实现所述剪切流动和壁面滑移的解耦。进一步地，在所述通过改变剪切面的间距，从而改变剪切流动和壁面滑移在总移动速度的占比，以实现所述剪切流动和壁面滑移的解耦之后，所述方法还包括：根据解耦获得的解耦方程，变换壁面间距，以提高数据的准确性。进一步地，所述方法还包括：若不能获取无滑移壁面或与流体间滑移特性已知的壁面，则选用两块相同的特性未知壁面进行测试。第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的系统，包括：测试模块，用于使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；无差压缩模块，用于当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；曲线计算模块，用于根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法及系统，使用加装平行板结构的旋转流变仪进行测试，可以直接由流变仪给出所需数据，相较于传统的管道压力流模式要更加简单，所需的样品量也更少，仪器的清理与维护也更加简单；在不代入流体与滑移模型的前提下，直接对原始数据进行微分处理，将研究问题简化为简单剪切流，同时保留了原有流场的准确描述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的平行板结构的流场示意图；图3为本专利技术实施例提供的壁面滑移条件下的简单剪切流示意图；图4为本专利技术实施例提供的椎板-椎板流变测试结构的示意图；图5为本专利技术实施例提供的平行板结构不同工况的流场示意图；图6为本专利技术实施例提供的同心圆流变测试结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的系统的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的电子设备结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前学术上求流体与固体界面间的滑移曲线或滑移本构方程时，是通过预先给定壁滑移的本构模型，再在积分以及微分后，最后进行滑移本构方程的模型的参数拟合。而对模型的积分和微分，会带来计算的复杂性，实际情况与模型不匹配将导致较大偏差，需要一种可以直接对数据进行处理，而非对代入模型的方程进行处理的方法。同时，现有对壁滑移的讨论，主要集中在简单剪切流和泊肃叶流(压力流)的情况下，因此需要一种测试结构和方法，可以在存在壁滑移的情况下，将其转化为简单剪切流和泊肃叶流(压力流)。图1为本专利技术实施例提供的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线方法流程示意图，包括：步骤101，使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；步骤102，当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；步骤103，根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。在本专利技术实施例中，通过使用平行板结构的旋转流变测试，在测试过程中，转子半径为定值，调节的变量为转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距。无论壁面滑移情况是否出现，当仅有转子转速变化时，部分流场拓扑结构不变，对这一部分流场可以进行无差压缩，并可以通过对测得数据进行差分和微分处理，将问题近似简化为简单剪切流场问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，包括：/n使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；/n当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；/n根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，包括：
使用平行板结构的旋转流变测试，并在测试过程中将转子半径设为定值，将转子的转速、剪切面的材料和剪切面的间距设为变量；
当检测到所述转子的转速变化时，对流场拓扑结构不变的流场进行无差压缩，得到简单剪切流场模型；
根据所述简单剪切流场模型，得到壁面滑移曲线。


2.根据权利要求1所述的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，所述使用平行板结构的旋转流变测试，包括：
先测试无滑移壁面或与流体间滑移特性已知的壁面，后测试特性未知的壁面。


3.根据权利要求2所述的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，所述先测试无滑移壁面或与流体间滑移特性已知的壁面，包括：
进行差分或微分处理，得到流体精确的流变曲线；
根据所述流体精确的流变曲线，确定对应的模型拟合出流体的本构方程。


4.根据权利要求3所述的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，所述后测试特性未知的壁面，包括：
进行差分或微分处理，得到简单剪切形式的精确方程；
基于所述简单剪切形式的精确方程和所述流体的本构方程，得到流体与固体界面间的滑移曲线。


5.根据权利要求4所述的基于平行板流变测试得到壁面滑移曲线的方法，其特征在于，所述进行差分或微分处理，得到流体精确的流变曲线，包括：
通过改变剪切面的间距，从而改变剪切流动和壁面滑移在总移动速度的占比，以实现所述剪切...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕靖成，危银涛，邬明宇，尹航，彭志召，牛东杰，赵通，梁冠群，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11