Using truncated relaxation spectra in the simulation of viscoelastic flows

Authors

  • Marie-Claude Heuzey,

    Corresponding author
    1. CRASP, Department of Chemical Engineering, École Polytechnique de Montréal, P.O. Box 6079, Stn Centre-ville, Montréal, QC H3C 3A7, Canada
    • CRASP, Department of Chemical Engineering, École Polytechnique de Montréal, P.O. Box 6079, Stn Centre-ville, Montréal, QC H3C 3A7, Canada
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  • Paula Wood-Adams,

    1. Department of Mechanical and Industrial Engineering, Concordia University, 1455 de Maisonneuve Blvd. West, suite H-549, Montréal, QC H3G 1M8, Canada
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  • AndrÉ Fortin

    1. GIREF, Department of Mathematics and Statistics, Université Laval, Pavillon Pouliot, suite 2986, Québec, QC, G1K 7P4, Canada
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Abstract

The simulation of polymer flows is a complicated problem. One of the limiting factors is the degree to which elasticity plays an important role in the flow. For a given constitutive equation and numerical technique, a higher material relaxation time will result in a lower maximum deformation rate for which convergence is possible. Since industrial processes typically involve large deformation rates, a practical way to allow their simulation is to truncate the longest relaxation times. In this work the Leonov constitutive equation was used to simulate flow through an abrupt contraction. The possibility of truncating the relaxation spectrum was explored and the impact of using truncated spectra on simulations is described. Finally, we propose a technique for obtaining a truncated relaxation spectrum that will be useful for flow simulations.

Abstract

La simulation des écoulements de polymères est un Problème complexe. Un des facteurs limitatifs est l'importance de l'élasticité dans l'écoulement. Pour une loi de comportement rhéologique et une méthode numérique données, un plus long temps de relaxation du matériau résultera en un taux de déformation plus faible lors de la limite de convergence. Étant donné que les procédés industriels impliquent en général des taux de déformation élevés, une facon pratique de faciliter la simulation de ces écoulements est de tronquer les plus longs temps de relaxation. Dans ce travail, le modèle viscoélastique de Leonov a été utilisé pour simuler l'écoulement dans une contraction abrupte. La possibilité de tronquer le spectre de relaxation a été investiguée, et l'impact des spectres tronqués sur les simulations est décrit. Finalement, nous proposons une technique pour obtenir un spectre de relaxation tronqué qui sera utile pour les simulations d'écoulements de fluides viscoélastiques

Ancillary