非匀强电场对微纳液滴静电聚并过程的影响研究

发布时间：2021-02-01 09:24

　　如何高效利用静电场来驱动液滴聚并,成为诸如工业生产、电子通讯、航天航空等前沿领域共同关注的问题。实际上,液滴的静电聚并过程是利用匀强电场来实现的。由于静电的吸引,水滴被极化并相互靠近。虽然匀强电场可以促进微纳液滴的聚并,但仍然存在一定的局限性:（1）聚并范围小;（2）能源消耗大。因此本文借助分子动力学方法,从微观角度分析微纳液滴在非匀强电场下静电聚并过程中电、动力学行为规律及其形成的微观机理。本文主要研究内容如下:首先,针对非匀强电场下单一组分微纳液滴（即纯水液滴）的静电聚并过程展开研究。对比了匀强、非匀强电场对微纳液滴聚并过程的影响,并分析了非匀强电场的作用机理,结果表明,非匀强电场作用下液滴的聚并效率是匀强电场下的二倍,而平均电场强度仅仅是匀强电场强度的1/2;非匀强电场中,由于液滴两端的电场强度不同,从而产生一个非零合力（介电泳力）作用于液滴,促进了液滴的迁移。在强电场作用下,能够清晰的观察到介电泳力促进了液滴的聚并。此外,增大电场梯度,发现介电泳力将加速液滴的聚并。但当电场梯度增加到一定程度,作用在液滴上的介电泳力会迅速的呈非线性地增加,并由于强烈的拉伸作用促使液滴形成链状结构... 

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

模拟系统的初始构型H2Omoleculexyzο20A600160

势能函数学模拟方法通过求解牛顿力学方程对微数与 Lennard-Jones12-6 势能函数组成有粒子的总势能。模拟系统由氮气和水子密度 1000kg/m3，氮气分子数 1600，相分子，氢氧键长 1.0 ，键角 109.47°。es 势与库仑势的联合势能函数，截断半（c）液滴的极化现象图 3-3 电场分布和液滴的极化现象total LJ , ij C ,ijU = U + U12 64ij ij i jq qU = +σ σε

（a）Eave=3kV/cm （b）Eave=0.09V/ 图 3-4 非匀强电场作用下单液滴的运动过程电场的影响非匀强电场对单一组分微纳液滴静电聚并过程研究，因此本章电场作用下液滴的聚并过程进行对比分析，探究非匀强电场与过程的区别，同时分析非匀强作用于液滴静电聚并过程的内部强电场作用下液滴聚并过程的运动状态图。图 3-5（a）为匀强，图 3-5（b）为非匀强电场作用下液滴的聚并过程，将两组在相同的初始位置上，液滴经过平衡态计算后保持为球形。图的匀强电场 E=0.06V/ ，由于外加电场使水分子发生取向极化变形。由于液滴边缘正负电荷的静电吸引，液滴逐渐靠近。接触。然而，如图 3-5（b）所示，当非匀强电场作用时聚并过

【参考文献】：
期刊论文
[1]电场对液滴界面张力及动力学特征影响的研究进展[J]. 叶学民,戴宇晴,李春曦.  化工进展. 2016(09)
[2]无机盐浓度及种类对电脱水过程水滴极化的影响[J]. 樊玉新,李彬,孙治谦,王振波,金有海.  化工学报. 2016(08)
[3]非均匀电场下乳化油中液滴变形动力学行为[J]. 陈庆国,宋春辉,梁雯,郑天宇,刘增,赵忠山,魏新劳.  化工学报. 2015(03)
[4]油包水乳状液中水滴微观电聚结特性研究[J]. 杨东海,徐明海,何利民,吕宇玲,罗小明,田成坤,陈建磊.  工程热物理学报. 2014(07)
[5]电场作用下电流变液滴的变形及力学行为[J]. 危卫,张云伟,顾兆林.  科学通报. 2013(03)
[6]静电强化乳液中油滴(纳米尺度)聚并过程(英文)[J]. HOSSEINI M.,SHAHAVI M.H..  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(04)

博士论文
[1]三元复合驱采出液静电聚结特性研究[D]. 赵雪峰.中国石油大学(华东) 2013
[2]电聚结过程液滴聚并及破乳机理研究[D]. 孙治谦.中国石油大学 2011

硕士论文
[1]正弦交流电场中水滴变形破裂聚结微观特性研究[D]. 叶团结.中国石油大学 2010



本文编号：3012556