论文题目: 电流变液平行圆盘挤压流的理论分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 力学
作者: 杨士普
导师: 朱克勤
关键词: 电流变液,挤压流,宾汉流体,双粘模型,滑移条件
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 电流变液是一种新型智能材料,在外加电场的作用下呈现屈服应力流体特性,其应用前景极为广泛。本文主要研究了两平行圆盘间幂律流体和电流变液的挤压流特性。本文首先分析了具有部分滑移条件的幂律流体圆盘挤压流特性。假设圆盘边缘具有滑移速度Vs,并引入无量纲量δ来描述壁面上的滑移程度。本文得到了幂律流体圆盘挤压流的速度场,压力场以及挤压力。壁面上的滑移速度与径向坐标r成正比。当滑移系数增大时,壁面的滑移速度增大,径向速度的剖面更加扁平,流体压力减小,圆盘挤压力减小。当幂律指数增大时,径向速度的剖面更加尖锐,流体压力增大,圆盘挤压力增大。挤压流是电流变液的基本流动模式之一。本文采用双粘度模型描述电流变液的本构关系,并在壁面考虑了Navier滑移条件。流场根据其流体粘性的特点分成对称轴附近的牛顿区与远离对称轴的双粘区,两个区域采用不同的解析方法进行求解,求得径向速度与压力梯度,并且解在两区域交界面上自动匹配。双粘区的压力梯度满足一个三次方程;由于圆盘半径远大于两圆盘之间的间隙,所以双粘区的压力梯度可以近似为径向坐标r的线性函数,进而可以得到压力与挤压力的显式表达式。壁面上的滑移速度与压力梯度成正比,也可近似为径向坐标r的分段线性函数。屈服区流体的粘性系数较小,速度分布陡峭;未屈服区流体的粘性系数很大,速度分布平缓。剪切应力由于对称性在对称轴r=0与对称面z=0上为零,在壁面与出口处剪切应力取值较大。流体在壁面上的滑移程度越高,速度场分布越平缓,压力梯度越小,圆盘挤压力越小,而且屈服面的位置也越远离对称轴r=0与对称面z=0。流体的粘性越大,速度场分布越平缓,但压力梯度与圆盘挤压力越大,屈服面的位置也越接近对称轴r=0与对称面z=0。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 ER 液研究综述
1.3 ER 液的本构模型
1.4 滑移现象及滑移模型
1.5 挤压流的数学模型
1.6 本论文研究工作的内容和创新点
第2章 幂律流体圆盘挤压流解析分析
2.1 数学模型
2.2 理论分析
2.3 计算结果与讨论
2.4 本章小结
第3章 电流变液圆盘挤压流解析分析
3.1 数学模型
3.2 理论分析
3.3 计算结果与讨论
3.4 本章小结
第4章 结论
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
发布时间: 2007-03-14
参考文献
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