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多场作用下保守系统中输流碳纳米管动力学特性

发布时间:2020-03-30 06:51
【摘要】:碳纳米管是1991年发现的一种重要的新型纳米材料,具有小尺度、低密度、高强度和高硬度等特性,加之完美的空心圆柱形几何结构,使得它成为纳米尺度下流体储藏与输运的重要载体,有望在储氢、药物运输、芯片制造、穿戴式装置、智能家具和纳米电子等领域获得广泛应用。相应的,作为一种典型的小尺度高流速的流固耦合系统,输流碳纳米管的动力学现象也吸引了国内外学者对其进行了大量的理论研究。本文主要研究如何能使碳纳米管输送流体更加高效稳定。以非局部弹性理论为基础,采用Euler-Bernoulli梁模型研究了温度场和磁场共同作用下保守系统中的输流碳纳米管动力学特性。本文具体研究内容如下:首先,研究了温度场和磁场共同作用下空的碳纳米管的动力学问题。先应用哈密顿原理获得了系统振动控制方程以及边界条件,然后采用微分变换法(DTM法)对获得的高阶偏微分方程进行求解,最后讨论了外加温度场和磁场对系统的一阶无量纲固有频率的影响。其次,研究了碳纳米管内部充满流体时的动力学问题。首先考虑到流体的小尺度效应,引入了Knudsen数对管内流体流速进行修正,然后讨论了流体流速u以及质量比β对系统的一阶无量纲固有频率之间的影响。最后,研究了温度场和磁场共同作用下输流的碳纳米管的动力学问题。详细的讨论了温度场、轴向磁场、Knudsen数及小尺度参数对系统一阶无量纲固有频率以及失稳时临界流速的影响。
【图文】:

纳米技术,原子,科学家,新兴科学


本课题来源于:国家自然科学基金项目(51608401)和冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室(武汉科技大学)开放基金项目(Y201520)1.1.2 纳米技术和纳米材料纳米技术(Nanotechnology)是 20 世纪 80 年代末发展起来的新兴科学技术,,与信息技术、生物技术和新能源技术等技术一样被认为是 21 世纪最重要的高科技。纳米技术是将一个个的原子、分子按照一定的结构进行排列堆积制造物体的技术。纳米技术的发展在未来会改变几乎所有人造物体的性质,给人们生产生活的方方面面带来极大的便利,会极大的推动着社会的发展进步。以下两个我们熟知的例子是纳米技术早期最基础的应用:1990 年 IBM 公司的科学家们在阿尔马登研究中心对 35 个氙(xian)原子进行移动重排组成了 IBM 三个字母,如图 1.1,在这之后我国科学家在中国科学院北京真空物理实验室自如的操作原子成功的绘出了世界上最小的 中国地图 ,如图 1.2,使得我国在国际纳米技术领域开始占有一席之地。

原子,纳米技术,科学家,新兴科学


本课题来源于:国家自然科学基金项目(51608401)和冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室(武汉科技大学)开放基金项目(Y201520)1.1.2 纳米技术和纳米材料纳米技术(Nanotechnology)是 20 世纪 80 年代末发展起来的新兴科学技术,与信息技术、生物技术和新能源技术等技术一样被认为是 21 世纪最重要的高科技。纳米技术是将一个个的原子、分子按照一定的结构进行排列堆积制造物体的技术。纳米技术的发展在未来会改变几乎所有人造物体的性质,给人们生产生活的方方面面带来极大的便利,会极大的推动着社会的发展进步。以下两个我们熟知的例子是纳米技术早期最基础的应用:1990 年 IBM 公司的科学家们在阿尔马登研究中心对 35 个氙(xian)原子进行移动重排组成了 IBM 三个字母,如图 1.1,在这之后我国科学家在中国科学院北京真空物理实验室自如的操作原子成功的绘出了世界上最小的 中国地图 ,如图 1.2,使得我国在国际纳米技术领域开始占有一席之地。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB383.1;O613.71

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7 魏

本文编号:2607206


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