电场与外流场耦合作用下液滴动力学行为的数值研究

发布时间：2022-01-20 04:25

　　乳液体系因其独特的封闭液-液相界面结构,而成为微储存器、微反应器、微壳核材料等微功能器件构建的有效模板。然而,乳液液滴往往在外流场的操控下形成所需的尺寸、单分散度、界面形状等主要结构特征,并通过聚合、交联、溶剂挥发、固化、组装等物理化学过程完成微功能器件的构建。因此,乳液液滴在外流场作用下所出现的形变、破碎等动力学行为将对微功能器件的结构及性能产生重要影响。因此,准确地掌握乳液液滴在外流场作用下的动力学行为机理及其界面演化规律,探寻液滴在外流场中动力学行为的主动控制方法,将对乳液液滴法构建微功能器件工艺过程的精密调控具有重要的现实意义。近年来,随着电流体力学的发展,外加电场主动控制已成为一条精确调控外流场中液滴动力学行为的有效途径。然而,当前人们对于电场与流场耦合作用下液滴动力学行为特征与规律仍缺乏完整认识,并且流场力与电场力对液滴动力学行为的耦合调控机制仍有待进一步揭示,这些都导致工程实际中外加电场主动调控外流场中液滴动力学行为过程仍缺乏系统的理论指导依据。为此,本文基于相场方法捕捉多相流体界面,并利用电流模型表征液滴荷电过程及电场力作用,通过电场与多相流体流场控制方程的双向耦合,建... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 单一流场作用下乳液动力学行为研究现状
        1.2.1 单一流场下单乳液液滴动力学行为的研究现状
        1.2.2 单一流场双重乳液液滴动力学行为的研究现状
    1.3 电场调控乳液动力学行为的研究现状
        1.3.1 单场调控单乳液液滴动力学行为的研究现状
        1.3.2 电场调控双重乳液液滴动力学行为的研究现状
    1.4 本文研究内容
    1.5 本章小结
第二章 拉伸流场与电场耦合作用下单乳液的形变行为
    2.1 数学建模
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 控制方程
        2.1.3 数值求解方法
        2.1.4 模拟参数定义
        2.1.5 网格划分与网格独立性检查
    2.2 模型验证
    2.3 数值模拟结果与分析
        2.3.1 单一拉伸流场作用下单乳液液滴动力学学行为
        2.3.2 拉伸流场与电场耦合
    2.4 本章小结
第三章 拉伸流场与电场耦合作用下双重乳液的形变特性
    3.1 数学建模
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 数学模型
    3.2 模型验证
    3.3 数值模拟结果与分析
        3.3.1 单一拉伸流场液滴形变特征
        3.3.2 单一电场作用下液滴形变特征
        3.3.3 拉伸流场与电场耦合
    3.4 本章小结
第四章 电场与流场耦合作用下液滴的破碎行为
    4.1 模型简介
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 模拟参数定义
        4.1.3 模拟参数选定
    4.2 数值模拟结果与分析
        4.2.1 单一拉伸流场下液滴分裂
        4.2.2 单一电场下液滴分裂
        4.2.3 电场流场耦合作用下液滴分裂
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的主要学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]电场和剪切场耦合作用下双液滴聚结数值模拟[J]. 吕宇玲,田成坤,何利民,张倩,王朝霞.  石油学报. 2015(02)
[2]电场作用下液滴分裂动力学行为的格子Boltzmann模拟[J]. 李超,吴慧英,黄荣宗.  化工学报. 2014(08)



本文编号：3598168