表面散热对双组分溶液热-溶质毛细对流的影响

为了了解表面散热对耦合热-溶质毛细对流的影响,对环形浅液池内考虑Soret效应的双组分溶液耦合热-溶质毛细对流进行了三维数值模拟。环形液池深宽比和半径比分别为0.1和0.5,工质为质量分数等于26.27%的甲苯/正己烷混合溶液。结果表明,当流动为二维稳态时,在Soret效应作用下,溶质会向内侧壁转移,浓度梯度和温度梯度方向相反。随着Biot数增加,流动失稳的临界热毛细雷诺数和临界振荡频率均减小,但波数增加。流动失稳后,在自由表面会出现与温度波动类似的浓度波动;随着热毛细雷诺数增加,不论自由表面是否绝热,流动均会过渡到混沌状态。     

Soret效应对环形浅池内溶液热毛细对流的影响

采用三维数值模拟方法研究了Soret效应对深宽比为0.1的环形浅液池内双组分溶液热毛细对流的影响。结果表明,当热毛细Reynolds数较小时,溶液流动为二维轴对称稳态流动,相同热毛细Reynolds数下双组分溶液热毛细对流强于纯工质。由于双组分溶液中Soret效应的作用,冷壁面附近溶质浓度大于热壁面附近溶质浓度,且溶质毛细力方向与热毛细力方向一致,因此,溶液流动加强,相比纯工质更易失稳。流动失稳后,双组分溶液中呈现出热流体波与三维振荡流动并存的流动结构,且Soret效应对热流体波波数和主频有明显影响。     

Soret效应对具有自由表面的圆柱形浅池内双组分溶液热对流影响的实验研究

为了探究Soret效应对具有自由表面的圆柱形浅液池内双组分溶液热对流过程的影响, 通过实验观察了质量分数为50%的正癸烷/正己烷混合溶液在不同深宽比的液池内流动失稳后的自由表面耗散结构及液池内的温度波动. 结果表明, 双组分溶液流动失稳的临界热毛细Reynolds数小于纯工质的值, 且其随液层深宽比的变化规律与纯工质相同. 当深宽比小于0.0848时, 流动失稳后在自由表面观察到热流体波, 监测点处温度波动主频随热毛细Reynolds数增大而增加; 当深宽比大于0.0848时, 随热毛细Reynolds数的增大, 流动失稳后自由表面依次呈现轮辐状、花苞状、分离-合并-分离交替变化的条纹状结构.     

向列相溶致液晶旋转黏度研究

溶致液晶具有良好的生物相容性、无毒性、生物降解性以及光学、电磁学各向异性等, 在细胞相互作用、神经刺激传递、脂肪吸收、药物智能输运等生命活动研究、医药工程和液晶显示等领域有广泛应用. 本文采用旋转磁场法测得溶致液晶日落黄在不同温度和溶液浓度下向列相时旋转黏度, 并结合溶致液晶分子自组装过程, 理论分析了溶致液晶向列相旋转黏度随温度和溶液浓度的变化规律. 研究结果表明: 溶致液晶旋转黏度与液晶分子自组装柱状体平均长度的平方呈正比增大关系, 随溶液浓度的增大而增大, 随温度的升高表现出指数减小的规律. 构建了与向列相溶致液晶温度和浓度相关的旋转黏度经验表达式, 经验表达式计算结果与实验值吻合较好, 最大误差仅为18.56${\%}$. 提出采用旋转流变仪间接获得溶致液晶剪切能的新方法, 溶致液晶剪切能随溶液浓度的增大而增大, 但在实验温度范围内, 溶致液晶剪切能几乎不随温度而改变. 利用旋转流变仪间接获得的溶致液晶剪切能与报道的利用X-Ray检测所得的结果之间最大误差仅为3${\%}$. 成功地利用了液晶分子自组装能力随温度的变化规律来研究柱状体长径比对旋转黏度的影响规律, 创新地提出了"一步法"测量研究, 大大减少相关实验研究的成本和复杂性.      

环己烷/氧气混合物Rayleigh-Bénard对流三维数值模拟

为了了解环己烷/氧气混合物Rayleigh-Bénard(R-B)对流时的温度分布和流场结构、避免环己烷氧化过程中爆燃的潜在危险,对立方腔体内具有密度极值的环己烷/氧气混合物R-B对流进行了一系列三维数值模拟。结果表明,密度极大值现象对R-B对流具有明显的抑制作用。随着密度倒置参数的增加,对流发生的临界Rayleigh(Ra)数增加。当密度倒置参数较大时,在密度极值面以上的流体层中会出现次级流胞,流动分层现象明显。R-B对流的传热能力随Ra数的增加而增强,随密度倒置参数的增加而削弱。     

毛细力比对环形液池内耦合热-溶质对流的影响

为了了解毛细力比R_σ对耦合热溶质毛细对流的影响,对深宽比为0.15的环形浅液池内双组分溶液耦合热-溶质毛细对流进行了三维数值模拟。液池内、外壁分别维持恒定温度和浓度,工质为甲苯/正己烷混合溶液,Prandtl数为5.54,Lewis数为25.8。结果表明,当热毛细Reynolds(ReT)数较小时,耦合热-溶质毛细对流为三维稳态流动,当ReT数超过临界值后,流动将转变为三维周期性振荡流动;在计算范围内(-1≤R_σ≤0),随着毛细力比的增加,流动失稳的临界Re_T数会逐渐减小。