Rheology of dense model fluids via nonequilibrium molecular dynamics: Shear thinning and ordering transition

Nonequilibrium molecular dynamics computer simulations are employed to investigate the rheology of dense simple model fluids. Besides the non-Newtonian behavior of the viscosity functions a shear-induced ordering transition is an essential feature of this presentation. Its occurrence in the simulation is supported by a hydrodynamic stability analysis. To illustrate the scenario preceding the instability, density and velocity profiles of the flow are considered as well as the static structure factor which enables a comparison with recent experimental results for dense suspensions. Problems related to experimental evidence of the ordering transition into layers are discussed in light of the derived stability criterion.

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Zusammenfassung Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik Computersimulationen werden zur Untersuchung der rheologischen Eigenschaften von dichten einfachen Modell-Fluiden herangezogen. Neben dem nicht-Newtonschen Verhalten der Viskositätsfunktionen steht ein scherinduzierter Ordnungsübergang im Vordergrund der Betrachtungen. Sein Auftreten in der Simulation wird durch eine hydrodynamische Stabilitätsanalyse untermauert. Dichte- und Geschwindigkeitsprofile der Strömung werden zur Veranschaulichung des der Instabilität vorausgehenden Szenarios ebenso herangezogen wie der statische Strukturfaktor, der einen Vergleich mit neuen experimentellen Beobachtungen an dichten Suspensionen ermöglicht. Probleme beim experimentellen Nachweis dieses sich als Schichtenbildung manifestierenden Ordnungsüberganges werden anhand des abgeleiteten Stabilitätskriteriums diskutiert.