电热对流格子-Boltzmann模拟及稳定性分析
发布时间：2021-09-29 10:44
电（热）对流是电流体动力学的基础研究课题之一,属于传热学、流体力学、电动力学等多学科交叉领域。单相介电液体在电场和非均匀温度场的耦合作用下,受到电场力与浮升力这两种体积力的共同驱动,展现了丰富的流动结构和独特的传热特性。近些年,基于电场的电驱动泵和主动强化传热技术因为其对特殊环境（如低重力环境、微纳尺度等）的良好适用性而获得广泛关注。因此,针对电热对流展开研究既有重要的基础理论意义,又有一定的实用价值。电热对流问题一般会涉及电场、电荷分布场、流场和温度场等多物理场的强烈非线性耦合,导致目前理论分析和实验研究工作相对较少。而且已有理论研究往往局限于简单几何电极结构（如平行平板和同心圆柱电极）的一些简化模型问题的线性和弱非线性稳定性分析。本文从统一格子Boltzmann（LB）模型构建、电热对流问题的数值研究、以及耦合相变过程的对流换热问题的拓展这三方面出发,具体开展了以下工作:基于同一离散速度模型（D2Q9）构建了求解电荷分布场、电场、温度场和流场耦合过程的统一LB模型。将电荷传输方程中的电荷迁移速度和流场速度结合为一修正速度,将电势方程进行瞬态化处理,从而将电荷传输方程、电势Poiss...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电对流[1]
图 2-1 电流-电压(I–V)关系曲线Fig. 2-1 Current-Voltage (I–V) characteristics是杂质的分解：中性分子分解成正负离子，正负没有外加电场，分解速率和再结合速率是相等的电场时，由于 Onsager 效应（Lars Onsager，1968 率被强化了，而再结合速度受外加电场影响较小，平衡打破，流体中出现净正负离子，且离子浓度图 2-1 中的“线性关系 1”。根据 Onsager 效应，解速率将达到一个极限值，也就是说此时继续提现在 I-V 曲线中如图 2-1 中的那条虚线。-eA+A+ B-B-A+B-A+B-阴极迁移KE扩散DΔq对流U放电组合组合-e电荷注入
哈尔滨工业大学工学博士学位论文在介电液体中的流动过程主要有三种机制：对流、迁应于此问题中的文献实验过程及主要实验结果[75, 129]一个电极板上附加一层膜（这个膜可以提高离子注入，也能产生离子注入，但是量很小，实验现象不明显）间的电压，记录电流变化过程，并用一些特殊设备观的实验测得电 Nusselt 数 Ne 和电压关系曲线。（Ne 流过程的传输电流 I0的比值：0Ne I /I，当它的值Ne 的定义类似于经典的热 Nusselt 数 Nu）
【参考文献】：
期刊论文
[1]格子Boltzmann方法在电流体动力学中的应用:均匀电场中液滴的变形和失稳[J]. 黄伟峰,李勇,刘秋生. 科学通报. 2007(11)
[2]静电场强化介电流体冷凝换热实验研究[J]. 陈春天,杨嘉祥,张颖,李静. 工程热物理学报. 2004(02)
[3]电流体动力学研究进展及其应用[J]. 陈效鹏,程久生,尹协振. 科学通报. 2003(07)
[4]EHD效应强化管内油的强制对流换热实验[J]. 刘振华,王经,陈玉明. 工程热物理学报. 2000(06)
[5]EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究[J]. 李瑞阳,施伯红,郁鸿凌,陈之航. 工程热物理学报. 2000(01)
博士论文
[1]多场耦合的LB方法及其在电渗混合和生物趋化中的应用研究[D]. 杨旭光.华中科技大学 2015
[2]电驱动微流控芯片中传输现象的若干关键问题研究[D]. 曹军.上海交通大学 2009
本文编号：3413576
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电对流[1]
图 2-1 电流-电压(I–V)关系曲线Fig. 2-1 Current-Voltage (I–V) characteristics是杂质的分解：中性分子分解成正负离子，正负没有外加电场，分解速率和再结合速率是相等的电场时，由于 Onsager 效应（Lars Onsager，1968 率被强化了，而再结合速度受外加电场影响较小，平衡打破，流体中出现净正负离子，且离子浓度图 2-1 中的“线性关系 1”。根据 Onsager 效应，解速率将达到一个极限值，也就是说此时继续提现在 I-V 曲线中如图 2-1 中的那条虚线。-eA+A+ B-B-A+B-A+B-阴极迁移KE扩散DΔq对流U放电组合组合-e电荷注入
哈尔滨工业大学工学博士学位论文在介电液体中的流动过程主要有三种机制：对流、迁应于此问题中的文献实验过程及主要实验结果[75, 129]一个电极板上附加一层膜（这个膜可以提高离子注入，也能产生离子注入，但是量很小，实验现象不明显）间的电压，记录电流变化过程，并用一些特殊设备观的实验测得电 Nusselt 数 Ne 和电压关系曲线。（Ne 流过程的传输电流 I0的比值：0Ne I /I，当它的值Ne 的定义类似于经典的热 Nusselt 数 Nu）
【参考文献】：
期刊论文
[1]格子Boltzmann方法在电流体动力学中的应用:均匀电场中液滴的变形和失稳[J]. 黄伟峰,李勇,刘秋生. 科学通报. 2007(11)
[2]静电场强化介电流体冷凝换热实验研究[J]. 陈春天,杨嘉祥,张颖,李静. 工程热物理学报. 2004(02)
[3]电流体动力学研究进展及其应用[J]. 陈效鹏,程久生,尹协振. 科学通报. 2003(07)
[4]EHD效应强化管内油的强制对流换热实验[J]. 刘振华,王经,陈玉明. 工程热物理学报. 2000(06)
[5]EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究[J]. 李瑞阳,施伯红,郁鸿凌,陈之航. 工程热物理学报. 2000(01)
博士论文
[1]多场耦合的LB方法及其在电渗混合和生物趋化中的应用研究[D]. 杨旭光.华中科技大学 2015
[2]电驱动微流控芯片中传输现象的若干关键问题研究[D]. 曹军.上海交通大学 2009
本文编号：3413576
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