K. V. Gubareva, E. Yu. Prosviryakov
NUMERICAL MODELING AND PARAMETRIC ANALYSIS OF COUETTE FLOW IN FLUIDS WITH COUPLE STRESSES
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.3.035-048 A systematic parametric analysis of the generalized Couette flow within a micropolar fluid model with couple stresses is presented. The study is based on exact analytical solutions implemented in the Matlab R2023b environment, and it covers a wide range of dimensionless parameters, namely the couple viscosity coefficient s ∈ [0.03; 5.0], the Reynolds number Re ∈ [30; 250], and the Taylor number Ta ∈ [10; 250]. Point-wise and integral deviation metrics are used to compare the classical and micropolar flows. A dimensionless characteristic defined as the ratio of the average velocity to the maximum velocity gradient is introduced. The results allow us to assess quantitatively the
applicability limits for the Newtonian model and to reveal flow regimes where microstructural effects become determinant. The obtained correlations are of practical importance for modeling complex fluids in microfluidic and biomedical systems.
Keywords: Couette flow, micropolar fluid, couple stresses, parametric analysis, similarity numbers, nonlinear velocity profiles, velocity gradients, shear stress, mathematical modeling
К. В. Губарева, Е. Ю. Просвиряков
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕЧЕНИЯ КУЭТТА В ЖИДКОСТЯХ С МОМЕНТНЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ
В работе проведен систематический параметрический анализ обобщенного течения Куэтта в рамках микрополярной модели жидкости с моментными напряжениями. Исследование основано на точных аналитических решениях, реализованных в среде Matlab R2023b,
и охватывает широкий диапазон безразмерных параметров: коэффициента моментной вязкости s ϵ [0,03; 5,0], числа Рейнольдса Re ϵ [30; 250] и числа Тейлора Ta ϵ [10; 250]. Сравнение классического и микрополярного течений выполнено с использованием поточечных и интегральной метрик отклонения. Введена безразмерная характеристика, определяемая как отношение средней скорости к максимальному градиенту. Результаты позволяют количественно оценить границы применимости ньютоновской модели и выявить режимы, в которых микроструктурные эффекты становятся определяющими. Полученные зависимости имеют прикладное значение для моделирования сложных жидкостей в микрофлюидных и биомедицинских системах.
Ключевые слова: течение Куэтта, микрополярная жидкость, моментные напряжения, параметрический анализ, числа подобия, нелинейные профили скорости, градиенты скорости, касательные напряжения, математическое моделирование 
Библиографическая ссылка на статью
Gubareva K. V., Prosviryakov E. Yu. Numerical Modeling and Parametric Analysis of Couette Flow in Fluids with Couple Stresses // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2026. - Iss. 3. - P. 35-48. - DOI: 10.17804/2410-9908.2026.3.035-048. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-3/2026-3_537.html (accessed: 22.07.2026).
|
