微通道流固耦合系统在微尺度应力场中的动力学特性研究

发布时间：2021-08-18 03:24

　　随着精密加工技术以及微电子技术的不断发展,微通道被广泛地应用到工业、农业、生物工程、电子信息技术等领域,因此关于微通道中流体的流动特性的研究变得越来越重要。但是,因为微尺度范围内的流体的流动和传热表现出不同于常规尺度的特点,宏观流体的相关公式和定理将不再适用于微尺度流体,需要探索新的规律来解释微通道中微尺度流体的流动特性。由于微流动本身的复杂性,这会给研究工作带来巨大的挑战。到目前为止,微流动规律的理论研究并不完善,甚至有相互矛盾的地方,因此进行微尺度流体基础理论研究显得尤为重要。非局部模型和应变梯度模型在模拟微纳米结构体的力学特性方面,表现出不同的特点,有令人满意的结果,也存在不足。本文应用Lim等提出的非局部应力/应变梯度耦合本构关系式,分析并讨论了充流微通道系统的各项动力学特性。首先,本文论述了微通道的研究背景、结构特点、力学特性和应用前景,总结了当前微纳米结构体的力学特性的研究方法;然后本文在非局部应力/应变梯度耦合理论的基础上,结合流体非局部应力关系式,再分别根据经典欧拉梁模型和铁木辛柯梁理论,建立两种考虑流体和固体小尺度效应的充流微通道流固耦合动力学模型。分别以非局部应力效... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

应变梯度模型示意图

图 2.2 管壁处的无量纲剪切应力与 λ 的关系图显示了超过 50％的减少。在边界 y=h 处的剪切应力 tyx/Ph 和.2b 中 λ 的函数被表示出。但是，在具有微观尺度的通道中这个力在 X 方向上的分量将必须被添加到上面计算的 Tyx中

别在模拟微纳米固体和流体尺度效应方面的适用性。3.2 充流微通道流固耦合动力学模型将微管道视为欧拉梁，放于如图3.1所示的笛卡尔坐标系内。图中，微管道内是充满液体的，该液体的流动是匀速的，且U为其流速。图3.1中，L0为微管道的长度；w为横向挠度；x为轴向坐标；y为横向坐标。图 3.1 充流微通道的欧拉梁模型基于 Lim 的研究成果[26]，将非局部弹性应力本构关系和应变梯度本构关系经耦合后，得到的新的微管道应力/应变本构方程为式（3.1）：L0

【参考文献】：
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本文编号：3349088