微平行管道内Jeffrey流体的非定常电渗流动

研究了微平行管道内线性黏弹性流体的非定常电渗流动, 其中线性黏弹性流体的本构关系是由Jeffrey流体模型来描述的. 利用Laplace变换法, 求解了线性化的Poisson-Boltzmann方程、 非定常的柯西动量方程和Jeffrey流体本构方程, 给出了黏弹性Jeffrey流体电渗速度的解析表达式, 分析了无量纲弛豫时间λ₁和滞后时间λ₂对速度剖面的影响. 发现滞后时间为零时, 弛豫时间越小, 速度剖面图越接近牛顿流体的速度剖面图; 随着弛豫时间和滞后时间的增加, 速度振幅也变得越来越大, 随着时间的增加, 速度逐渐趋于恒定. 关键词： 双电层 微平行管道 Jeffrey流体 非定常电渗流动     

变截面微管道中高zeta势下幂律流体的旋转电渗滑移流动

本文研究高zeta势下具有Navier滑移边界条件的幂律流体,在变截面微管道中的垂向磁场作用下的旋转电渗流动.在不使用Debye–Hückel线性近似条件时,利用有限差分法数值计算外加磁场的旋转电渗流的电势分布和速度分布.当行为指数n=1时得到的流体为牛顿流体,将本文的分析结果与Debye–Hückel线性近似所得解析近似解作比较,证明本文数值方法的可行性.除此之外,还详细讨论行为指数n、哈特曼数Ha、旋转角速度?、电动宽度K及滑移参数β对速度分布的影响,得到当哈特曼数Ha>1时,速度随着哈特曼数Ha的增加而减小;但当哈特曼数Ha <1时, x方向速度u的大小随着Ha的增加而增加.     

微平行管道内Eyring流体的电渗滑移流动

研究了微平行管道内非牛顿流体––Eyring 流体在外加电场力和压力作用下的电渗流动. 在考虑微尺度效应, 电场作用, 非牛顿特性, 滑移边界等情况下, 建立Eyring流体在微平行管道内电渗流动的力学模型. 通过解线性Possion-Boltzmann方程和Cauchy动量方程, 给出Eyring 流体速度分布的精确解和近似解析解, 并探讨了上述因素对电渗流动的影响. 将电场力和压力对于Eyring流体电渗流动的速度分布的影响进行了比较分析, 得到有意义的结果.     

平行板微管道间Maxwell流体的高Zeta势周期电渗流动

本文研究了两平行板微管道中线性黏弹性流体的周期电渗流动, 其中线性黏弹性流体的本构关系是由广义Maxwell模型描述的. 将电渗力作为体力, 解析求解了非线性的Poisson-Boltzmann (P-B)方程, 柯西动量方程和广义Maxwell本构方程. 通过数值计算, 分析了无量纲壁面Zeta势ψ₀ 、 周期电渗流 (electroosmotic flow, EOF) 振荡雷诺数Re和无量纲弛豫时间λ ₁ω 对速度剖面的影响. 结果表明: 对给定的电动宽度K(表示微管道的特征尺度与双电层厚度的比值)、 弛豫时间λ ₁ω 和振荡雷诺数Re, 高Zeta势ψ₀ 产生较大的EOF速度振幅, 并且速度剖面的变化主要集中在双电层 (electric double-layer, EDL) 的狭窄的区域. 此外, 随着弛豫时间的增长流体的弹性显著增加, 速度的变化可以延伸到整个流动的区域中. 对给定的雷诺数Re, 较长的弛豫时间λ₁ω 导致EOF速度剖面较快的变化, 且速度剖面的振幅逐渐增大.     

粗糙微管道内液体流动特性的实验研究

利用实验方法研究了粗糙度对矩形截面微管道内液体流动阻力特性的影响，采用微观粒子图像测速技术测量了粗糙微管道内的流场结构.实验结果表明：在层流状态下，3%—7%的相对粗糙度可以导致微管道内流动阻力的明显增加，在粗糙单元附近形成的压差阻力是导致流动阻力增加的主要原因.粗糙单元还会引起微管道内的流动失稳，导致粗糙微管道内层流向湍流的转捩提前. 关键词： 微管道 粗糙度 微观粒子图像测速 转捩     

S形扩张管道三维流场的数值模拟

采用改进的Beam-Warirling格式离散完全Navier-Stokes方程数值模拟了矩形变截面S形扩张管道内部亚跨声速层流流动,给出了流场的细致结构,并与文献[1]的计算结果进行了比较.结果表明:流场基本特性一致,二次流则较为清晰合理.     

微管道气体流动的蒙特卡洛直接模拟

采用蒙特卡洛直接模拟(DSMC)方法,数值模拟了微管道中压力驱动的气体流动,结果表明固壁边界存在速度滑移,稀薄气体效应明显;整个流场温度变化很小,流动马赫数很小,密度、压力流向变化非常大而横向几乎不变;可压缩性导致压力随流向的非线性分布,但这种效应随Knudsen数增大而减弱.     

微尺度型腔内液态金属流动规律模拟研究

修正了传统的Navier-Stoke方程,并利用修正后的方程与Fluent软件对微尺度型腔内Zn-Al合金微流动规律进行了数值模拟.模拟结果表明：液态金属在微尺度管道内的流动规律在管径为0.5mm时出现临界状态,管径越细,速度附面层相对厚度就越大.同时,微管流动存在着宏观流动中没有的“凸进效应”,且随着入口压力增大,流动前沿自由液面的凸进效应减弱.在流动前沿区域和上游区域之间出现负压力梯度区,且管径越细越明显. 关键词： 微管道 微流动 Zn-Al合金     

变截面微石英管内流动特性分析

以去离子水作为工质,流经内径分别为304.13 μm和192.87 μm的石英管所连接而成的变径微管道,根据压降与流量的变化关系,研究微管道内过流截面突然扩大和缩小时微管内阻力特性.利用常规管路阻力损失计算方法对管路的阻力进行计算,并与实验值相比较.研究表明,当雷诺数Re(大直径微管)低于500时,微尺度变截面管路流阻的实验值近似等于常规管路阻力计算公式的计算值;当Re数大于500时,实验值与理论值产生偏差,并且随着雷诺数的进一步增大两者偏差越来越大.     

Stability of core-annular flow of power-law fluids in the presence of interfacial surfactant

The shear-thinning influence on the core-annular flow stability of two immiscible power-law fluids is considered by making a linear stability analysis.The flow is driven by an axial pressure gradient in a straight pipe with the interface between the two fluids occupied by an insoluble surfactant.Given the basic flow for this core-annular arrangement,the analytical solution is obtained with respect to the power-law fluid model.The linearized equations for the evolution of infinitesimal disturbances are deriv...     

Steady low shear rate cholesteric flow normal to the helical axis

Steady cholesteric flow at low shear rate normal to the helical axis is studied analytically for shear flow and plane Poiseuille flow on the basis of Leslie’s continuum theory. For general asymmetric solutions the angle made by the director at the sample centre with the primary flow is found to profoundly affect the oscillations of the apparent viscosity with pitch for pitches of the order of the sample thickness. The velocity and orientation profiles are also found to change drastically. These considerations may be important in flow experiments on long pitch cholesterics.     

金融市场中幂律分布的经验和理论研究进展--经济物理学研究的一个前沿

对金融市场波动性的研究是经济物理(econophysics)的一个重要内容．物理学家们借鉴物理学研究方法对金融市场中的主要变量进行的经验研究，揭示了金融资产价格涨落及相关变量概率分布尾部的幂律渐近行为、这一性质明显有悖于传统金融学中的正态分布和试图取代它的列维分布，引起人们广泛的兴趣．文章集中介绍了关于金融资产收益率分布尾部幂律性质经验研究的主要方法和结果，以及几种相关的理论解释．     

Forces acting on a stationary sphere in power-law fluid flow near the wall

The analysis and evaluation of the forces acting on the particle in a linear shear flow of power-law fluid (PLF) in the presence of the wall were performed. Using the results of a series of computations for a model problem with a spherical particle near a flat wall in the Reynolds number range of 0?200 and the distance to the wall from 0 to 20 particle diameters, the correlation formulas for calculating the coefficients of drag force and lift force were obtained. Special attention was paid to the behavior of the forces acting on the particle approaching the wall.     

Colours in a complex fluid flow

The addition of colours to flow visualization allows a third dimension to be added to the intrinsically two-dimensional information rendered by an image.In the present work, the velocity domain and the wall heat transfer in the near field of a jet in cross-flow is experimentally investigated by making extensive use of coloured images. Tests are performed in a low turbulence wind tunnel at a jet Reynolds number equal to 8000 and for velocity ratios ranging from 1 to 5. Data are obtained with Particle Image Velocimetry (PIV) and with infrared thermography applied to the steady state heated-thin-foil technique.     

Coupled flow and heat transfer of power-law nanofluids on non-isothermal rough rotary disk subjected to magnetic field

We study the coupled flow and heat transfer of power-law nanofluids on a non-isothermal rough rotating disk subjected to a magnetic field. The problem is formulated in terms of specified curvilinear orthogonal coordinate system. An improved BVP4C algorithm is proposed, and numerical solutions are obtained. The influence of volume fraction, types and shapes of nanoparticles, magnetic field and power-law index on the flow, and heat transfer behavior are discussed. The obtained results show that the power-law exponents (PLE), nanoparticle volume fraction (NVF), and magnetic field inclination angle (MFIA) have almost no effects on velocities in the wave surface direction, but have small or significant effects on the azimuth direction. The NVF has remarkable influences on local Nusselt number (LNN) and friction coefficients (FC) in the radial direction and the azimuth direction (AD). The LNN increases with NVF increasing while FC in AD decreases. The types of nanoparticles, magnetic field strength, and inclination have small effects on LNN, but they have remarkable influences on the friction coefficients with positively correlated heat transfer rate, while the inclination is negatively correlated with heat transfer rate. The size of the nanoparticle shape factor is positively correlated with LNN.     

Velocity Distribution of Extensional Flow Fields in an Eccentric Cylinder of an Extensional Extruder

The extensional extruder is a novel method of polymer processing which generates high elongation stress within a polymer. A mathematical model is proposed which describes the velocity distribution during polymer processing in such an extruder. The modeling results indicate that the dimensionless velocity profiles for power-law fluids decrease as the power-law index increases. Overall, the extensional extruder has an advantage for dispersion effects over traditional screw extruders based on the extensional rheology.     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.