微尺度下电流变液动力学模拟与实验研究
发布时间：2021-05-20 17:48
电流变液是一种流变特性在外电场作用下迅速且可逆变化的智能材料,在实际工程应用方面具有广阔的前景,尽管目前新型电流变材料的屈服应力有了很大的提高,然而目前仍然没有一种成熟的基于电流变材料的产品进入市场。原因在于对外耦合场作用下的电流变效应机理和电流变液动力学特性的了解不够透彻。在电流变液的研究进展中发现,表征电流变效应的时间和空间尺度都是非常小的,其流动过程中具有一些微尺度流动特征。根据这一特征,本文将电流变液的流动视为微尺度流动,从理论和实验研究这两个方面展开研究工作,通过数值模拟结合实验的方法研究了电流变液在动态耦合场（电场与泊肃叶流动场）作用下的动力学特性。目的在于全面深入地诠释电流变效应机理和完善电流变材料的配方设计。主要的工作如下:首先,基于电流变效应的理论模型,综合动电效应和表面力这些微尺度因素的影响分别分析和计算了介电微粒的主要受力,依此建立了微尺度下电流变液动力学方程,并根据流体力学和电动力学等理论结合电流变液控制方程建立了微尺度下电流变液动力学耦合模型。其次,采用耗散粒子动力学方法对电流变液在静态场和动态耦合场作用下介电微粒的动力学规律进行了数值模拟。并研究了静态场下表...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电流变液的研究进展
1.3 微尺度下电流变液动力学
1.4 电流变液在微机电系统工程的应用
1.5 本文主要研究内容
第2章 微尺度下电流变液动力学耦合模型研究
2.1 引言
2.2 介电微粒极化成链机理
2.3 微尺度效应
2.3.1 双电层效应
2.3.2 电粘性效应
2.4 微尺度下电流变液动力学方程
2.4.1 粘性力
2.4.2 表面力
2.4.3 布朗力
2.5 微尺度下电流变液动力学耦合模型
2.6 本章小结
第3章 微尺度下电流变液动力学模拟仿真研究
3.1 引言
3.2 数值模拟方法
3.3 耗散粒子动力学方法
3.3.1 基本理论
3.3.2 初值和边界条件
3.3.3 模拟参数选择
3.3.4 权函数
3.3.5 积分方法
3.4 数值模拟结果与分析
3.4.1 静态场下电流变液动力学模拟分析
3.4.2 静态场下未考虑表面力的模拟结果
3.4.3 动态耦合场下电流变液动力学模拟分析
3.4.4 动态耦合场下电粘性效应的影响
3.5 本章小结
第4章 微尺度下电流变液动力学实验研究
4.1 引言
4.2 电流变液的制备和流变特性的测试
4.3 实验台的工作原理
4.4 静态场下电流变效应实验
4.4.1 静态场下电流变液亚微观结构变化过程
4.4.2 静态场下的电渗效应
4.4.3 静态场下电场强度对电流变效应的影响
4.4.4 静态场下通道高度对电流变效应的影响
4.5 动态耦合场下电流变液动力学实验
4.5.1 动态耦合场下电流变液亚微观结构变化过程
4.5.2 动态耦合场下电流变液宏观力学特性
4.5.3 动态耦合场下流速对电流变效应的影响
4.5.4 动态耦合场下通道尺寸对电流变效应的影响
4.5.5 动态耦合场下的壁面滑移和捕获效应
4.6 模拟仿真与实验对比分析
4.7 本章小结
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆槽盘式磁流变液制动器的设计研究[J]. 袁金福,王建文. 机械科学与技术. 2018(02)
[2]磁流变液润滑浮环轴承及其在转子振动控制中的应用[J]. 王小虎,陆雯,李鸿光,孟光. 振动与冲击. 2017(12)
[3]恒压驱动流下电流变液动力学可视化试验研究[J]. 朱石沙,罗奇,刘金刚. 材料导报. 2015(14)
[4]克努森数在微尺度相似流动特性研究中的作用[J]. 许艳芝,朱惠人,郑杰. 航空动力学报. 2013(08)
[5]隔离电极的电流变效应抛光装置及实验验证[J]. 路家斌,阎秋生,田虹. 金刚石与磨料磨具工程. 2012(06)
[6]平板状电流变阀压力差理论与实验分析[J]. 焦晓阳,刘建芳,刘国君,李晓韬,刘建朋,刘晓论. 西安交通大学学报. 2012(06)
[7]极板形貌修饰对电流变液/极板界面滑移抑制实验研究[J]. 张敏梁,田煜,蒋继乐,孟永钢,温诗铸. 物理学报. 2009(12)
[8]极性分子型电流变液[J]. 陆坤权,沈容,王学昭,孙刚,曹则贤,刘寄星. 物理. 2007(10)
[9]电流变技术在微型机械系统中的应用研究[J]. 许乔丹,陈淑梅. 机械. 2005(07)
[10]巨电流变效应及其机理[J]. 温维佳,黄先祥,杨世和,陆坤权,沈平. 物理. 2003(12)
博士论文
[1]微尺度下液体流动、传热特性及其应用研究[D]. 陈巧丽.浙江大学 2016
硕士论文
[1]基于可视化的电流变液动力学中俘获效应实验研究[D]. 周潇.湘潭大学 2017
[2]基于耗散粒子动力学的流体流动模拟[D]. 吴立明.中北大学 2013
[3]电磁流变效应微砂轮研抛加工机理研究[D]. 田虹.广东工业大学 2008
[4]电流变抛光光学玻璃的研究[D]. 柳文杰.吉林大学 2007
本文编号：3198177
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电流变液的研究进展
1.3 微尺度下电流变液动力学
1.4 电流变液在微机电系统工程的应用
1.5 本文主要研究内容
第2章 微尺度下电流变液动力学耦合模型研究
2.1 引言
2.2 介电微粒极化成链机理
2.3 微尺度效应
2.3.1 双电层效应
2.3.2 电粘性效应
2.4 微尺度下电流变液动力学方程
2.4.1 粘性力
2.4.2 表面力
2.4.3 布朗力
2.5 微尺度下电流变液动力学耦合模型
2.6 本章小结
第3章 微尺度下电流变液动力学模拟仿真研究
3.1 引言
3.2 数值模拟方法
3.3 耗散粒子动力学方法
3.3.1 基本理论
3.3.2 初值和边界条件
3.3.3 模拟参数选择
3.3.4 权函数
3.3.5 积分方法
3.4 数值模拟结果与分析
3.4.1 静态场下电流变液动力学模拟分析
3.4.2 静态场下未考虑表面力的模拟结果
3.4.3 动态耦合场下电流变液动力学模拟分析
3.4.4 动态耦合场下电粘性效应的影响
3.5 本章小结
第4章 微尺度下电流变液动力学实验研究
4.1 引言
4.2 电流变液的制备和流变特性的测试
4.3 实验台的工作原理
4.4 静态场下电流变效应实验
4.4.1 静态场下电流变液亚微观结构变化过程
4.4.2 静态场下的电渗效应
4.4.3 静态场下电场强度对电流变效应的影响
4.4.4 静态场下通道高度对电流变效应的影响
4.5 动态耦合场下电流变液动力学实验
4.5.1 动态耦合场下电流变液亚微观结构变化过程
4.5.2 动态耦合场下电流变液宏观力学特性
4.5.3 动态耦合场下流速对电流变效应的影响
4.5.4 动态耦合场下通道尺寸对电流变效应的影响
4.5.5 动态耦合场下的壁面滑移和捕获效应
4.6 模拟仿真与实验对比分析
4.7 本章小结
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆槽盘式磁流变液制动器的设计研究[J]. 袁金福,王建文. 机械科学与技术. 2018(02)
[2]磁流变液润滑浮环轴承及其在转子振动控制中的应用[J]. 王小虎,陆雯,李鸿光,孟光. 振动与冲击. 2017(12)
[3]恒压驱动流下电流变液动力学可视化试验研究[J]. 朱石沙,罗奇,刘金刚. 材料导报. 2015(14)
[4]克努森数在微尺度相似流动特性研究中的作用[J]. 许艳芝,朱惠人,郑杰. 航空动力学报. 2013(08)
[5]隔离电极的电流变效应抛光装置及实验验证[J]. 路家斌,阎秋生,田虹. 金刚石与磨料磨具工程. 2012(06)
[6]平板状电流变阀压力差理论与实验分析[J]. 焦晓阳,刘建芳,刘国君,李晓韬,刘建朋,刘晓论. 西安交通大学学报. 2012(06)
[7]极板形貌修饰对电流变液/极板界面滑移抑制实验研究[J]. 张敏梁,田煜,蒋继乐,孟永钢,温诗铸. 物理学报. 2009(12)
[8]极性分子型电流变液[J]. 陆坤权,沈容,王学昭,孙刚,曹则贤,刘寄星. 物理. 2007(10)
[9]电流变技术在微型机械系统中的应用研究[J]. 许乔丹,陈淑梅. 机械. 2005(07)
[10]巨电流变效应及其机理[J]. 温维佳,黄先祥,杨世和,陆坤权,沈平. 物理. 2003(12)
博士论文
[1]微尺度下液体流动、传热特性及其应用研究[D]. 陈巧丽.浙江大学 2016
硕士论文
[1]基于可视化的电流变液动力学中俘获效应实验研究[D]. 周潇.湘潭大学 2017
[2]基于耗散粒子动力学的流体流动模拟[D]. 吴立明.中北大学 2013
[3]电磁流变效应微砂轮研抛加工机理研究[D]. 田虹.广东工业大学 2008
[4]电流变抛光光学玻璃的研究[D]. 柳文杰.吉林大学 2007
本文编号：3198177
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3198177.html
