Dokument: Viscoelastic fluids: From the macroscale to the microscale

Titel:	Viscoelastic fluids: From the macroscale to the microscale
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73755
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20260703-165946-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Heitmeier, Linnea [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,49 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 29.06.2026 / geändert 29.06.2026
Beitragende:	Prof. Dr. Voigtmann, Thomas [Gutachter] Prof. Dr. Löwen, Hartmut [Gutachter] Prof. Dr. Janssen, Liesbeth [Gutachter]
Stichwörter:	Viscoelastic Fluids; Maxwell model
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir das Verhalten scherverdünnender viskoelastischer Flüssigkeiten aus sowohl makroskopischer als auch mikroskopischer Perspektive, mit einem besonderen Schwerpunkt auf oberflächeninduzierten Effekten. Im ersten Teil der Arbeit analysieren wir die Ausbreitung viskoelastischer Tropfen unter Schwerelosigkeit. Eine solche Versuchsanordnung erweitert nicht nur den zugänglichen Parameterraum erheblich, sondern erlaubt auch eine gezielte Untersuchung der Rolle der Oberflächenspannung. Ergänzend zu den Experimenten führen wir Simulationen der Navier–Stokes-Gleichungen durch, in denen eine modifizierte Variante des Oldroyd-B-Modells zum Einsatz kommt. Mit diesen Experimenten und Simulationen können Skalengesetze überprüft werden, die aus einer Dünnfilm-Näherung der Navier-Stokes Gleichung hergeleitet wurden. Motiviert durch die experimentellen Ergebnisse, die darauf hinweisen, dass die Oberflächenspannung viskoelastischer Fluide deutlich komplexer ist als diejenigen Newtonscher Fluide, widmen wir uns im zweiten Projekt der mikroskopischen Beschreibung der Oberflächenspannung. Mithilfe von Molekulardynamik-Simulationen untersuchen wir glasbildende Fluide und bestimmen deren Oberflächenspannung. Dieses Projekt zeigt, dass viskoelastische Fluide eine scherratenabhängige Oberflächenspannung aufweisen, deren Auswirkungen auch experimentell nachweisbar sind. Darüber hinaus identifizieren wir Beiträge sowohl aus dem Oberflächenbereich als auch aus dem Bulkbetrag. Abschließend präsentieren wir Simulationen viskoelastischer Flüssigkeiten auf der Nanoskala. Dabei beobachten wir ausgeprägte nichtlokale Effekte, die auf größeren Längenskalen nicht auftreten.} We investigate the behavior of viscoelastic fluids both from a macroscopic and a microscopic perspective, with a special focus on interfacial phenomena. First, experiments on viscoelastic droplet spreading were carried out in microgravity, in a regime where surface tension significantly governs the spreading behavior. These experiments were complemented by simulations of the Navier-Stokes equation, using a modified version of the Oldroyd-B model. The experiments and simulations allowed to test scaling laws derived from a thin-film solution of theNavier-Stokes equation. Secondly, we investigated the surface tension between glass-forming fluids and vacuum using Molecular-Dynamics simulations, and found a pronounced shear-rate dependence of the surface tension. For experiments, this is highly relevant, as it explains a possible mi- croscopic mechanism behind phenomena like hysteresis during surface tension measurements. We conclude our studies by performing Molecular-Dynamics simulations of viscoelastic fluids, which were confined on the nanoscale. Here, we found pronounced non-local effects, which do not occur on the macroscale.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Theoretische Physik
Dokument erstellt am:	03.07.2026
Dateien geändert am:	03.07.2026
Promotionsantrag am:	29.01.2026
Datum der Promotion:	26.06.2026