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非牛顿流体国内外研究现状

时间:2018-08-16 16:08来源:毕业论文
目前,非牛顿流体在塑料工业、化学工业、化学纤维工业、轻工业、石油工业、食品工业中被广泛应用[1]。而充分发展的非牛顿流体在同心或偏心圆环管中的流动,在污泥的流动性及管

目前,非牛顿流体在塑料工业、化学工业、化学纤维工业、轻工业、石油工业、食品工业中被广泛应用[1]。而充分发展的非牛顿流体在同心或偏心圆环管中的流动,在污泥的流动性及管道运输,天然油气钻井和热交换器中都得以应用。由于牛顿流体在圆环管中的传热与流动特性的研究已相当成熟,所以国内外学者对于研究较少的非牛顿流体及其流变学与力学的研究表现出了越来越大的兴趣。27096
先介绍国内的研究现状文献[2]对于非牛顿流体特性的应用进行了介绍。非牛顿流体的特性主要有:爬杆效应、射流胀大、湍流减阻和无管虹吸。其中,在设计混合器及非牛顿流体的输运泵时,就需要考虑爬杆效应的影响;而射流胀大中的模片胀大现象,在口模设计中很重要,一根矩形截面的管口中流出聚合物熔体时,管截面长边处比短边处的胀大现象更加明显,而管截面的长边中央则胀的最大,这就是射流胀大;湍流减阻可被叙述为在高速的管道湍流中,加入少许高分子物质如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等,管道阻力将会大幅减小的现象;无管虹吸就是对于高分子液体,不借助器件来产生虹吸现象。论文网
对于非牛顿流体型材料的应用,据文献[3]的介绍,主要分为非牛顿流体型增稠剂在印花技术方面、非牛顿流体型减阻剂在流体流动减阻方面、非牛顿流体型材料在制造个体防护装备方面以及非牛顿流体型阻尼介质在阻尼与制动装置上的应用。目前关于非牛顿流体力学方面的研究,是由流变学发展起来的。

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随着CFD软件愈加广泛的应用,对于数值模拟的研究方法也越来越多。据丁鹏[4]等人的介绍,非牛顿流体力学的数值模拟方法主要是非牛顿流体在垂直、倾斜及水平圆管和偏心环空中层流与紊流流动,后又形成了非牛顿流体在偏心环空中的紊动扩散理论。而它的研究方法主要分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面,其中本构方程是最重要的一部分,它建立了特定连续介质的运动学量、动力学量、热力学状态之间的某些相互关系,与我们构建的模型有很大的关系。王常斌[5]等人在VR的编译器中通过Phoenics方法计算了偏心圆环管中非牛顿流体的流场;尹析明[6]则运用谱方法来对环形管中非牛顿流体的旋转流动进行了研究,将高阶微分边初值问题进行了降阶简化;而非牛顿流体在偏心圆环管中流动的实验研究由文献[7]给出,通过PIV系统来拍下流场内粒子图像对流体速度分布进行研究。
而流体的流变特性研究也变得广泛。文献[8]和文献[9]分别研究了宾汉流体在圆环管中的温度分布和膏状非牛顿流体流变特性。两者都是先建模再验证求解最后分析结论。分别得出了结论,在管截面中,宾汉流体的温度分布为抛物线型,等速核内的温度随屈服应力增加而减小,随压力梯度增加而增加,随视粘度增加而增加。而膏状非牛顿流体随着剪切速率的增加,表观粘度减小;随含水率的增加流变特性更接近于宾汉流体。祝连庆[10]等人通过设计流变学特性测试系统,研究了从低到高剪切的宽切变率范围内非牛顿流体的流变学特性。
而对非牛顿流体传动过程的研究,由江体乾等人[11]的介绍,其传递过程可分为热量、动量和质量的传递。热量传递包括平面库埃特流和搅拌釜中非牛顿流体的传热;动量传递中有滑移、减阻、非牛顿流体里存在分散的固体粒子悬浮液等;而质量传递主要有扩散系数的测定、在管道内流动的传质和非牛顿流体中气体吸收的传质过程等。在偏心圆管中非牛顿流体的流动,由许彬[12]的研究我们知道,数值模拟的主要过程为确定合适模型运用基本数学表达式、进行网格划分并确定适当的边界条件对算例进行分析,得出图形进行分析再得出结论。但是相比于张钧波、张敏[13]的方法,两者具体应用又有不同。许彬通过在整个过程中应用坐标变换法,运用正交结构化的网格,采用有限差分的离散方法和二阶精度的迎风格式进行计算,而张敏等运用非结构化网格,采用二阶精度的有限体积法进行离散,后同样对流体的流动和传热进行了数值模拟。 非牛顿流体国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20180816/21486.html
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