复杂流体流动与传热及内含颗粒运动特性的研究

发布时间：2024-07-01 23:51

　　随着流体力学的研究深化,研究内容的复杂度越来越高,复杂流体日益成为学术界和工业界研究的热点问题。复杂流体指的是介于理想固体和流体之间具有复杂本构关系的物质,主要包含非牛顿流体、纳米流体、颗粒流等类别。复杂流体在自然界和工业界广泛存在。生命体内的各类体液、现代工业的“血液”石油、化工产业中常见的高分子聚合物、新型换热介质纳米流体、现代智能设备中的电磁流变液、近来受到大众和媒体聚焦的雾霾等都是复杂流体。研究复杂流体对于工业输运、能源动力、低温制冷、生物医疗、环境保护、通信技术等均具有重要意义。本文以线性稳定性理论、纤维悬浮流理论、纳米颗粒动力学理论等为基础,采用有限差分法、有限体积法、格子玻尔兹曼方法等计算工具,对纳米流体和非牛顿流体两种复杂流体展开深入研究,分析和归纳了此两类复杂流体流动与传热的特殊性质及其中颗粒的运动行为。对于纳米流体,本文主要数值研究了球状纳米颗粒悬浮液在剪切流动中的不稳定性,探索了圆管中纳米纤维悬浮液层流和湍流流动特性和传热特性。本文首次应用线性稳定性理论推导了含球状纳米颗粒的纳米流体二维槽道流动和三维自由射流的稳定性方程,结合边界条件、运用有限差分方法及其他计算工...

【文章页数】：173 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２不同非牛顿流体行为??（１）宾汉流体模型??

溶液等；（７）其它类型（Ｓｈｅｎ＆?Ｌｉｕ，１９８７）。关于非牛顿流体的模型，Ｂｉｒｄ?（１９７６）、??Ｂｉｒｄｅｔａｌ．?（１９８７）、Ｍａｃｏｓｋｏ?（１９９４）、Ｃｈｈａｂｒａ?（２００７）、Ｎｈａｎ?（２０１２）等在其著书中??有详细的解释描述，不同非牛顿流体行为可参见....

图１．３非牛顿流体特殊现象??

???爬杆效应也称为Ｗｅｉｓｓｅｎｂｅｒｇ效应，它指的是直杆在装满粘弹性流体的容器中旋??转时，流体会沿着直杆往上爬，而使液面呈现凸形的现象，如图１．３?（ｂ）所示。该现??象在直杆旋转角速度较低时也能见到。对于牛顿流体作类似操作时，由于离心力的作??用，液面将呈凹形。该实验曾由....

图２．１纤维取向矢量示意图??Ｂａｔｃｈｅｌｏｒ?（１９７０ａ，?１９７０ｂ，?１９７１）在细长体理论和连续介质理论的基础上，结合系??

第２章基本理流的数值计算常可用两种方法描述：一是欧拉方法；二是拉格朗日方维悬浮液中存在大量的纤维粒子，对每个粒子采取类似于Ｊｅｆｆｅｒｙ轨日方法进行直接解析将带来巨大的计算量。而纤维的运动对流场只产扰动相对于流动尺度来说相当小，因此可将纤维悬浮液看成相对稳质。不同于球形颗粒的各向....

图２．２Ｄ２Ｑ９模型??

在格子坡尔兹曼方法的运用过程中，最常见的二维速度模型和三维速度模型分别??是Ｄ２Ｑ９和Ｄ３Ｑ１９模型。??Ｄ２Ｑ９模型的离散速度图示如图２．２所示：??６

本文编号：3999373