微纳颗粒碰撞与凝并机理的研究

发布时间：2023-04-25 03:53

　　环境空气中的颗粒污染物是影响全球气候和城市空气质量的罪魁祸首,严重的还会给人类带来各种呼吸道和心血管疾病,严重威胁人类健康。目前已在全世界范围内引发热议,多数国家制定了相关环境空气质量标准来规范大气污染物的排放。对颗粒特性的描述在许多工业领域都有着广泛和巨大的意义,70%的工业过程都会涉及到颗粒的处理问题,在这些工业过程中,一个普遍的自然现象即是凝并。预测凝并过程中颗粒分布的演化一直是科学界关心的问题。本文首先研究了二维均匀直流电场中颗粒的介电泳相互作用。采用迭代偶极矩(IDM)算法对外加电场-颗粒运动进行数据计算和动态的运动模拟,论文对不同尺寸颗粒,以及不同介电属性颗粒的受力情况和介电力作用下的运动轨迹进行了计算和模拟。中性微纳米颗粒在外加电场的作用下,被极化为电偶极子发生介电电泳作用,组装成颗粒链或者凝并成团。研究结果表明,颗粒中心连接线平行于电场方向的同类颗粒将平行于电场方向凝并,而相邻的异类颗粒将垂直于电场方向凝并。一方面,颗粒介电电泳作用和颗粒成链的特性可以应用在颗粒组装技术,在生物医疗、新材料研究等方面有参考应用价值;另一方面,能保证精度且高效地分析微纳米颗粒在外加电场的作...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究情况
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 课题研究的内容及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 论文的主要创新点
    1.4 本章总结
2 颗粒碰撞理论基础
    2.1 颗粒运动的受力分析
    2.2 颗粒碰撞建模分析
        2.2.1 颗粒对心碰撞建模分析
        2.2.2 颗粒非对心碰撞建模分析
    2.3 介电泳理论及其应用
        2.3.1 介电泳基本理论概述
        2.3.2 纳米颗粒介电力相互作用的数学模型
    2.4 Smoluchowski平均场理论研究方法
    2.5 纳米颗粒碰撞凝并模型研究
    2.6 本章总结
3 球形颗粒的碰撞与凝并
    3.1 颗粒介电泳相互作用计算模型和控制方程
    3.2 两个对称颗粒的碰撞与凝并
        3.2.1 同类颗粒的介电泳相互作用
        3.2.2 不同类颗粒的介电泳相互作用
    3.3 两个非对称颗粒的碰撞与凝并
    3.4 多分散颗粒的凝并
    3.5 本章总结
4 颗粒凝并中碰撞核函数的研究
    4.1 布朗凝并机理的碰撞核函数
    4.2 颗粒电凝并机理的理论模型
    4.3 颗粒电凝并机理的碰撞核函数
        4.3.1 自由分子区电凝并核函数
        4.3.2 Stokes区电凝并核函数
    4.4 颗粒超声凝并机理的碰撞核函数
        4.4.1 Stokes区同向凝并碰撞核
        4.4.2 考虑声波尾流效应的碰撞核函数
    4.5 本章总结
5 介电颗粒电凝并的研究
    5.1 Taylor-expansion矩方法的研究理论和背景
    5.2 理论推导
        5.2.1 自由分子区Brownian凝并模型验证
        5.2.2 自由分子区电凝并问题
        5.2.3 Stokes区颗粒电凝并问题
    5.3 计算方法和计算条件
    5.4 电场强度对颗粒凝并的影响
        5.4.1 自由分子区电凝并问题
        5.4.2 Stokes区颗粒电凝并问题
    5.5 颗粒介电属性对电凝并的影响
        5.5.1 自由分子区颗粒凝并问题
        5.5.2 Stokes区颗粒凝并问题
    5.6 本章总结
6 总结与展望
    6.1 课题研究总结
    6.2 课题存在的不足及展望
参考文献
作者简介



本文编号：3800651