發(fā)布時(shí)間：2021-01-09 18:20

　　本文主要研究滑移邊界條件下,不同形狀微管道中非牛頓流體在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)與高Zeta電勢(shì)下的電滲流問(wèn)題,分別針對(duì)冪律流體、三階流體及Maxwell流體做了數(shù)值模擬研究。首先結(jié)合不同非牛頓流體的本構(gòu)方程、柯西動(dòng)量方程、Poisson-Boltzmann方程和Navier滑移邊界條件建立了模型的控制方程。為了針對(duì)高Zeta電勢(shì)下的電滲流研究,我們?cè)跓o(wú)Debye-Huckel線(xiàn)性近似下求得了電勢(shì)分布的解析解。最后通過(guò)使用有限差分法,對(duì)該定解問(wèn)題建立的偏微分方程組進(jìn)行了數(shù)值求解,結(jié)合數(shù)值結(jié)果圖像分析了各相關(guān)條件參數(shù)對(duì)不同非牛頓流體電滲流速度分布的影響。論文分為四個(gè)部分,第一章緒論部分介紹了電滲流、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、非牛頓流體、滑移邊界條件、高Zeta電勢(shì)條件及本文用到的數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)知識(shí)和研究現(xiàn)狀。第二章主要研究在滑移邊界條件下,旋轉(zhuǎn)微管道中冪律流體的電滲流問(wèn)題。不均勻形狀微管道的實(shí)際高度呈周期性波動(dòng)變化,冪律流體在電場(chǎng)作用下發(fā)生移動(dòng)。關(guān)于管道形狀變化、雙電層厚度、雙電層Zeta電勢(shì)、旋轉(zhuǎn)角速度等參數(shù)對(duì)不同粘性性質(zhì)的冪律流體的電滲流速度分布的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。特別是對(duì)比和分析了在冪律行為指數(shù)n>l... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

冪律流體旋轉(zhuǎn)電滲流幾何模型

ｚ０?＝?１，￡?＝?１０４Ｆ／ｍ，ｒ?＝?２９３／＾。??首先進(jìn)行模型驗(yàn)證。本文研宄當(dāng)時(shí)間ｔ＝ｌ時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度分布。??如圖２－２當(dāng)微管道高度波動(dòng)變化的振幅ａ＝０時(shí)，微通道形狀為規(guī)則的平行通道；??冪律流體流動(dòng)行為指數(shù)ｎ＝ｌ時(shí)，該流體本構(gòu)模型簡(jiǎn)化為牛頓流體；令滑移參數(shù)??Ｐ?＝?０，即無(wú)滑移邊界條件，從而得到與Ｃｈａｎｇ和Ｗａｎｇ［２２］相同的研宄模型環(huán)境??假設(shè)。由Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ－Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ方程＝－沾％／＾，我們可以將速度的數(shù)??值解無(wú)量綱化。與文獻(xiàn)中的解析解結(jié)果，可以看出我們的結(jié)果是一致的，從而驗(yàn)??證了文中有限差分法數(shù)值解的正確性和準(zhǔn)確性。我們將使用同樣的方法計(jì)算在??Ｎａｖｉｅｒ滑移邊界條件下ｎ不為１時(shí)，冪律流體的電滲速度分布圖像。??，????，??〇ｉ?

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??圖２－３中分別為滑移邊界條件下及無(wú)滑移邊界條件時(shí)的牛頓流體，滑移參數(shù)??Ｐ及冪律流體行為指數(shù)ｎ對(duì)旋轉(zhuǎn)電滲流ｘ方向速度ｕ的影響。當(dāng)ｎ＝ｌ時(shí)即得到與??Ｓｈｉｔ［Ｍ中相同研究模型，滑移邊界條件對(duì)于雙電層內(nèi)旋轉(zhuǎn)電滲流所達(dá)到的最大速??度和壁面上的速度影響較大，存在滑移條件時(shí)，由Ｎａｖｉｅｒ滑移條件的方程可以??得到壁面與流體接觸時(shí)的阻力與壁面上的速度梯度成反比，即滑移邊界條件會(huì)降??低壁面對(duì)流體的阻力或壁面處流體粘性。而冪律流體粘性分布也是與行為指數(shù)ｎ??密切相關(guān)的。當(dāng)不存在滑移邊界條件時(shí)，微管道的中心區(qū)域電滲速度要較為平穩(wěn)??且不同ｎ的速度也較為接近，在壁面附近劇烈變化，速度快速上升再快速減小，??這種速度變化的差異隨著行為指數(shù)ｎ的減小而變得更明顯。??３，?，?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微通道內(nèi)電滲壓力混合驅(qū)動(dòng)冪律流體流動(dòng)模擬[J]. 羅艷,李鳴,楊大勇.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2016(04)
[2]廣義Maxwell黏彈性流體在兩平板間的非定常流動(dòng)[J]. 潘文瀟,譚文長(zhǎng).  力學(xué)與實(shí)踐. 2003(01)
[3]微流體驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 馮焱穎,周兆英,葉雄英,湯揚(yáng)華.  力學(xué)進(jìn)展. 2002(01)
[4]毛細(xì)管電泳中的電滲及其控制[J]. 朱英,陳義,竺安.  化學(xué)通報(bào). 1996(10)
[5]Maxwell流體環(huán)管不定常流動(dòng)解析解[J]. 朱文輝,劉慈群.  力學(xué)學(xué)報(bào). 1992(01)
[6]管內(nèi)上隨體Maxwell流體非定常流動(dòng)[J]. 韓式方,伍岳慶.  力學(xué)學(xué)報(bào). 1990(05)
[7]非牛頓流體力學(xué)[J]. 陳文芳,范椿.  自然雜志. 1985(04)

博士論文
[1]非牛頓流體在旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)管道內(nèi)的對(duì)流換熱研究[D]. 張明侃.浙江大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2967164