在介電泳顆粒操控過程中,大數(shù)量的密集顆粒由于距離過近,受到電場極化后會發(fā)生介電泳相互作用,形成鏈式結(jié)構(gòu)或者聚集成團,這種相互作用會影響到顆粒分離效果。另一方面,顆粒介電泳相互作用以及成鏈特性可以應(yīng)用于顆粒裝配技術(shù),在微制造、環(huán)境健康、新材料等領(lǐng)域有很多新的應(yīng)用前景。如何準確高效地分析計算密集顆粒在電場中的介電泳相互作用是當(dāng)前一個熱門的研究課題。麥克斯應(yīng)力張量法(MST)是理論上最嚴格的顆粒介電力算法,但是計算量巨大,且數(shù)值誤差和不確定性難以控制,目前只能用于計算二維電場中少數(shù)幾個顆粒的相互作用。迭代偶極矩法(IDM)是當(dāng)前模擬大數(shù)量密集顆粒介電泳相互作用的最新算法,無需復(fù)雜的數(shù)值計算,應(yīng)用簡單且具有較高的精度。本文利用MST法和IDM法,對二維和三維電場中,密集顆粒群的介電泳相互作用的本質(zhì)特征進行了計算模擬,重點研究了交變電場頻率對顆粒介電泳相互作用,以及顆粒成鏈成團特征的影響。論文完成如下工作:論文研究了二維均勻直流(DC)電場中顆粒的介電泳相互作用。采用有限元模型和任意拉格朗日-歐拉法(ALE)算法對電場-流場-顆粒運動進行了全耦合動態(tài)計算模擬,論文對同類顆粒,異類顆粒,以及不同尺...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１介電泳原理圖：顆粒在非均勻電場中極化為偶極子并產(chǎn)生凈力的作用，根據(jù)顆粒與電解質(zhì)??溶液極化率的不同分為：（ａ）正介電巧和（ｂ）負介電泳

華中科技大學(xué)博壬學(xué)位論文??產(chǎn)生定向移動（正電荷與負電荷移動方向相反），并聚集在顆粒兩端與溶液的內(nèi)外交界??面處，如圖１－１所示。根據(jù)顆粒與溶液的極化率（外電場作用下在交界面處累積電荷的??能力）的不同，交界面內(nèi)外的電荷數(shù)量會產(chǎn)生差異。當(dāng)顆粒的極化率大于溶液時，更多??的電荷聚集....

圖１－２等效偶極矩法模型：將顆粒用一個能產(chǎn)生相同電勢分布的電偶極矩代替

人們提出了另一種方法，叫做等效偶極矩法。對于各向同性均勻的中??性介電顆粒，該方法利用一個可從產(chǎn)生相同電勢分布的點偶極矩來代替顆粒內(nèi)部極化??的電荷，如圖１－２所示。偶極矩由兩個大小相等，符號相反并拉開一定距離的點電荷??組成。偶極矩產(chǎn)生的電場可Ｗ近似替代受到外部電場極化后的顆粒....

圖１－３三科Ｉ不同顆粒的Ｃ－Ｍ因子的實部Ｒｅ（Ａ〇隨電場頻率的變化

粒表現(xiàn)為正介電泳；當(dāng)Ｒｅ（巧＜０，顆粒表現(xiàn)為負介電泳。當(dāng)Ｒｅ（Ａ：）＝０，顆粒介電泳力為??零，此時的電場頻率也叫做交叉頻率。Ｈ種不同介電參數(shù)的顆粒的Ｒｅ（巧隨電場頻率??的變化如圖１－３所示，其中￡。＝８．８５４＾１〇－叫／１１１為真空介電常數(shù)。從圖中可＾看出，通??過調(diào)節(jié)電場....

圖１＂４單層責(zé)顆粒簡化為均質(zhì)顆粒示意圖

本文編號：3976348