圆盘上Marangoni边界层流动与传输过程研究

发布时间：2023-02-26 21:29

　　Marangoni效应在微重力或零重力环境下作用十分突出,广泛存在于航空航天、晶体生长、薄膜传输、熔池焊接、气泡融合等方面,因此,研究Marangoni边界层流动传输机制具有显著的应用价值。本文基于前人的工作基础,研究圆盘上Marangoni边界层流动传热传质的过程,揭示其内在规律。研究对象主要选取了磁流体与非牛顿幂律流体,分别作为牛顿流体和非牛顿流体两种流体的代表。一方面,牛顿磁流体的本构方程仍采用经典的傅立叶导热定律和菲克扩散定律,重点讨论传热传质的共同作用。另一方面,非牛顿流体的流变性质远比牛顿流体复杂,故我们重点考虑N幂律扩散过程,由于传热过程与传质过程类似,传热过程并没有被考虑。基于流体力学基本理论,建立了柱坐标系下强非线性控制方程组以及相应的边界条件。选取合适的广义卡门相似变换,将控制偏微分方程组转化成常微分方程组边值问题。利用同伦分析方法求得其近似解析解,并利用打靶法结合牛顿迭代格式和Runge-Kutta法求得其数值解,将两者结果进行相互印证。分析并讨论了相关的物理参数如Marangoni数、磁场Hartmann数、幂律指数等对速度场、温度场以及浓度场的影响。

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 引言
第2章 物理背景及文献综述
    2.1 Marangoni边界层
    2.2 非牛顿流体
    2.3 国内外研究现状
第3章 研究方法
    3.1 解析方法
    3.2 数值方法
        3.2.1 打靶法
        3.2.2 牛顿迭代法
        3.2.3 Runge-Kutta法
第4章 圆盘上MHD Marangoni边界层流动传输过程
    4.1 问题表述
    4.2 无量纲过程和相似变换
    4.3 近似解析解
        4.3.1 零阶形变方程
        4.3.2 高阶形变方程
        4.3.3 h曲线和h之有效区域
    4.4 数值计算
    4.5 结果与讨论
    4.6 本章小结
第5章 圆盘上幂律流体Marangoni边界层流动传输过程
    5.1 问题表述
    5.2 无量纲和相似变换
    5.3 近似解析计算
        5.3.1 近似解析计算过程
        5.3.2 误差分析
    5.4 数值计算
    5.5 结果与讨论
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3750926