聚合物减阻剂的减阻机理
Toms认为聚合物减阻剂溶液具有假塑性，即剪切速率与表观粘度成反比，剪切速率增大，表观粘度减小，导致流动阻力减小。随着非牛顿流体力学的发展，Toms假说逐渐被人们否定。通过实验发现，减阻剂溶液在管内紊流流动时的摩阻实测值与用假塑性流体计算的值存在较大误差，稀释减阻剂溶液的假塑性很弱，甚至根本没有假塑性。(2)Virk的有效滑移假说Virk认为，当流体在管道中湍流时，流体靠近壁面的那一层是粘性底层，其次是弹性层，中心是湍流核心。通过实验测量了速度分布。发现减阻剂溶液湍流核心区速度比纯体积大一定数值，但速度分布相同，弹性层速度梯度增大，导致阻力减小。根据Virk的假设，随着减阻剂浓度的增加，弹性层厚度增加，当弹性层膨胀到管轴时，减阻达到极限。(3)粘弹性假说随着粘弹性流体力学的发展，研究人员对聚合物减阻剂的一种特定稀溶液进行了实验，发现聚合物分子的弛豫时间长于湍流微涡的持续时间，说明聚合物分子的粘弹性确实起到了减阻作用。随后提出粘弹性假说:高分子聚合物具有粘弹性。由于粘弹性与湍流涡旋的相互作用，涡旋的部分能量被减阻剂分子吸收，以弹性能的形式储存，降低了涡旋的动能，达到减阻效果。(4)湍流脉动抑制假说该假说认为，聚合物之所以能降低湍流上的阻力，是因为聚合物分子抑制了湍流涡旋的产生，从而降低了脉动强度，最终降低了能量损失。(5)湍流脉动解耦假说所谓湍流脉动解耦，是指减阻剂分子对湍流的作用，降低了径向和轴向脉动速度的相关性，从而降低了湍流的雷诺应力。(6)表面随机更新假说人们把管内流体的湍流分为三层。近壁区是粘性底层；其次是粘性子层(过渡层或弹性层)；第三个区域是湍流中心。由于粘性底层的速度分布和温度分布与层流相似，长期以来被误称为层流底层。大量文献报道利用精密测速装置可以精确测量粘性底层的时均速度分布和脉动速度分布，充分说明粘性底层并不是1306的简单层流状态，而是仍然存在一定的脉动。我们把管内流体湍流的动量传递边界层看作是由动量传递块组成的(当三个传递边界层相同时，三个传递块是相同的)，由来自主体的流体单元随机更新，分解成新的流体单元产生旋涡。新的流体块再次从壁上生长，直到它被更新。虽然这种更新过程是随机的，但每个流体块的年龄都有一定的分布函数，而且这种更新的几率在统计上是相等的。湍流越强烈，流体块更新的机会就越大，产生的漩涡就越多，消耗的能量也就越大。