PARAMETRIC IDENTIFICATION OF TEMPERATURE-INVARIANT VISCOSITY CHARACTERISTICS OF NON-NEWTONIAN MEDIA
Authors: Хвостов А.А. , Журавлев А.А. , Ряжских А.В. , Бараков А.В. 
Published: September 2024

рассматриваются вопросы обработки и обобщения результатов сдвиговой вискозиметрии неньютоновских сред, полученных при различных температурах. Приведено обоснование важности учета влияния скорости сдвига и температуры на вязкость жидкообразных сред при реализации гидромеханических, тепло- и массообменных процессов. Исследовалась модельная жидкообразная биопищевая среда. Первичные результаты натурного реологического эксперимента в виде изотермических зависимостей вязкости от скорости сдвига позволили выявить аномалию вязкости при сдвиговом течении и установить влияние скорости сдвига и температуры на изменение вязкости жидкообразной биопищевой среды при ее сдвиговой деформации. Для аппроксимации экспериментальных данных использовано четырех-параметрическое уравнение Карро, учитывающее наличие предельных ньютоновских вязкостей. Параметрическая идентификация реологической модели Карро проведена с использованием алгоритма регуляризации А.Н. Тихонова на основе численной модели течения нелинейно-вязкой жидкообразной среды в измерительной системе вискозиметра. Показано, что с применением принципа температурно-временной аналогии (в котором роль временного фактора играет скорость сдвига) имеется возможность обобщения экспериментальных данных в единую температурно-инвариантную характеристику вязкости. Температурно-инвариантное представление скоростной зависимости вязкости жидкообразной биопищевой среды достигается за счет введения в уравнение Карро фактора приведения, который является функцией температуры. Отмечены достоинства и практическая значимость аналитического описания вязкостных свойств в форме, не зависящей от температуры

The paper considers the issues of processing and generalization of the results of shear viscometry of non-Newtonian media obtained at different temperatures. The substantiation of the importance of taking into account the influence of shear rate and temperature on the viscosity of liquid-like media in the implementation of hydromechanical, heat and mass transfer processes is given. The object of the study was a model liquid-like biofood medium. The primary results of a full-scale rheological experiment in the form of isothermal dependences of viscosity on the shear rate made it possible to identify an anomaly of viscosity during shear flow and to establish the influence of shear rate and temperature on the change in viscosity of a liquid-like biofood medium during its shear deformation. To approximate the experimental data, the four-parametric Carreau equation was used, taking into account the presence of limiting Newtonian viscosities. Parametric identification of the rheological Carreau model was carried out using the regularization algorithm of A.N. Tikhonov based on a numerical model of the flow of a nonlinear viscous liquid-like medium in the measuring system of a viscometer. It is shown that using the principle of temperature-time analogy (in which the shear rate plays the role of the time factor), it is possible to generalize experimental data into a single temperature-invariant viscosity characteristic. A temperature-invariant representation of the velocity dependence of the viscosity of a liquid biofood medium is achieved by introducing a reduction factor into the Carreau equation, which is a function of temperature. The advantages and practical significance of the analytical description of viscous properties in a form independent of temperature are noted.