發(fā)布時間：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系統(tǒng)與高Zeta電勢下的電滲流問題,分別針對冪律流體、三階流體及Maxwell流體做了數值模擬研究。首先結合不同非牛頓流體的本構方程、柯西動量方程、Poisson-Boltzmann方程和Navier滑移邊界條件建立了模型的控制方程。為了針對高Zeta電勢下的電滲流研究,我們在無Debye-Huckel線性近似下求得了電勢分布的解析解。最后通過使用有限差分法,對該定解問題建立的偏微分方程組進行了數值求解,結合數值結果圖像分析了各相關條件參數對不同非牛頓流體電滲流速度分布的影響。論文分為四個部分,第一章緒論部分介紹了電滲流、旋轉系統(tǒng)、非牛頓流體、滑移邊界條件、高Zeta電勢條件及本文用到的數值模擬方法的基礎知識和研究現狀。第二章主要研究在滑移邊界條件下,旋轉微管道中冪律流體的電滲流問題。不均勻形狀微管道的實際高度呈周期性波動變化,冪律流體在電場作用下發(fā)生移動。關于管道形狀變化、雙電層厚度、雙電層Zeta電勢、旋轉角速度等參數對不同粘性性質的冪律流體的電滲流速度分布的影響進行了對比分析。特別是對比和分析了在冪律行為指數n>l... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

冪律流體旋轉電滲流幾何模型

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

山東大學碩士學位論文??圖２－３中分別為滑移邊界條件下及無滑移邊界條件時的牛頓流體，滑移參數??Ｐ及冪律流體行為指數ｎ對旋轉電滲流ｘ方向速度ｕ的影響。當ｎ＝ｌ時即得到與??Ｓｈｉｔ［Ｍ中相同研究模型，滑移邊界條件對于雙電層內旋轉電滲流所達到的最大速??度和壁面上的速度影響較大，存在滑移條件時，由Ｎａｖｉｅｒ滑移條件的方程可以??得到壁面與流體接觸時的阻力與壁面上的速度梯度成反比，即滑移邊界條件會降??低壁面對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ｎ??密切相關的。當不存在滑移邊界條件時，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ｎ的減小而變得更明顯。??３，?，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微通道內電滲壓力混合驅動冪律流體流動模擬[J]. 羅艷,李鳴,楊大勇.  應用數學和力學. 2016(04)
[2]廣義Maxwell黏彈性流體在兩平板間的非定常流動[J]. 潘文瀟,譚文長.  力學與實踐. 2003(01)
[3]微流體驅動與控制技術研究進展[J]. 馮焱穎,周兆英,葉雄英,湯揚華.  力學進展. 2002(01)
[4]毛細管電泳中的電滲及其控制[J]. 朱英,陳義,竺安.  化學通報. 1996(10)
[5]Maxwell流體環(huán)管不定常流動解析解[J]. 朱文輝,劉慈群.  力學學報. 1992(01)
[6]管內上隨體Maxwell流體非定常流動[J]. 韓式方,伍岳慶.  力學學報. 1990(05)
[7]非牛頓流體力學[J]. 陳文芳,范椿.  自然雜志. 1985(04)

博士論文
[1]非牛頓流體在旋轉曲線管道內的對流換熱研究[D]. 張明侃.浙江大學 2008



本文編號：2967164