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本文用奇异摄动法结合正则摄动法求解了考虑毛管力因素时多孔介质中弱非牛顿流体的两相驱替问题,得到了分流函数和湿相饱和度的渐近解析解。所得结果同数值解和经典的牛顿流体两相渗流结果进行了比较,并着重讨论了非牛顿因素的影响。 相似文献
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二阶流体是工业界常见的非牛顿流体,因为其本构关系简单而被广泛采用和研究.逆方法预先假定流场满足某类特定的物理的或几何的特性,从而求出流体运动方程的精确解.本文通过假定平面定常二阶非牛顿流体的涡量场与受到扰动的流函数相等这一特定形式,采用求解非线性微分方程常用的逆方法,推导并获得了平面二阶蠕流流场的精确解,由此容易进一步获得流场的压力.所获得的精确解包含了Poiseuille,简单Couette平行流动以及两相向流体的相互作用等流动.这些精确解为实验,数值以及渐进解的检验提供了借鉴和参考. 相似文献
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格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)能够直接计算局部剪切速率并可以达到二次精度,因此在非牛顿流动数值模拟中展现出一定优势。尽管已证实LBM 对于非牛顿流动的适用性,但是LBM 需要通过即时调节BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)碰撞项中的松弛时间来实时反映黏度改变,当松弛时间接近1/2 时,迭代会出现数值不稳定现象。该文对LBM 在非牛顿流体研究中的进展进行了总结,介绍了增加数值稳定性的方法并对结果的精度进行了比较,在此基础上对LBM 在非牛顿研究中的进一步发展进行了展望。 相似文献
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溶质在作圆管层流的非牛顿流体中的分散及外围层效应 总被引:4,自引:0,他引:4
本文考察溶质在作圆管层流的偶应力两层流体中的分散规律,重点考察外围层效应和偶应力效应,利用TayLor简化假定,在一定边界条件下,导出相对浓度分布和等效扩散系数的解析式,并作数值计算。分析外围层诸因素ε、δ和(?),以及偶应力参数(?)和(?)的效应,单层偶应力流体和两层牛顿流体中的分散可视为本文的特殊情形,此外,本文还改正文[6]中的错误。 相似文献
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引进带分数阶导数的广义Maxwell模型和Voigt模型;用Laplace变换正、反演算法,给出了非牛顿流体应力松弛和蠕变近似解析解。分数阶表征了其衰减或增长的变化特性,这是一种研究分数阶导数流变学的分析、计算方法. 相似文献
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非牛顿流体具有复杂的流变特性,揭示该流变特性可以更加合理地指导非牛顿流体在工农业生产中的应用.经典的非牛顿流体本构模型往往形式复杂,仅能应用于某些特定的情况.分数阶导数模型具有参数少和形式简单的特点,己成功地应用于描述非牛顿流体的运动.Hausdorff分形导数作为一个备选的建模方法,相比分数阶导数具有更简单的形式以及更高的计算效率.本文基于Hausdorff分形导数改进现有牛顿黏性模型,提出分形黏壶模型.通过研究分形黏壶在常应变率下表观黏度的变化情况,以及在加、卸载条件下的蠕变及恢复特性,发现分形黏壶模型适合于描述具有黏弹性的非牛顿流体(本文称之为分形流体).结合连续性方程及运动微分方程,推导出分形流体在平行板间层流的基本方程.按是否拖动上板和是否存在水平的压力梯度分为3种工况,分别用数值方法计算这3种工况下流速在板间的分布及其随时间变化的情况.通过分析不同工况下的流速分布,发现水平的压力梯度会改变流速随时间变化的形状,且会推迟流速到达稳定的时间.在水平压力梯度不存在的情况下,不同阶数的分形流体具有相同的流速分布或是演变过程.另外,在水平压力梯度存在的情况下,上板速度不影响不同阶数分形流体间稳定速度的差值. 相似文献
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非等温广义牛顿流体的无网格模拟 总被引:1,自引:0,他引:1
基于原始变量法,将RPIM推广到非等温广义牛顿流动问题的求解.为了减少未知量的个数,压力和速度采用罚函数方法耦合;同时采用积分降阶技术以保证获得满意的数值解.数值实验结果表明,采用罚函数法处理速度和压力在无网格方法中同样适用,且RPIM用于非等温广义牛顿流动问题的求解时具有易施加本质边界条件、计算精度高和收敛性较快的优点. 相似文献
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在表征体元尺度采用格子Boltzmann方法分析膨胀性非牛顿流体在多孔介质中的流动,基于二阶矩模型在演化方程中引入表征介质阻力的作用力项,求解描述渗流模型的广义Navier-Stokes方程.采用局部法计算形变速率张量,通过循环迭代得到非牛顿粘度和松弛时间.对多孔介质的Poiseuille流动进行分析,通过比较发现结果与孔隙尺度的解析解十分吻合,并且收敛较快,表明方法合理有效.分析了渗透率和幂律指数对速度和压力降的影响,研究结果表明,膨胀性流体的多孔介质流动不符合达西规律,压力降的增加幅度小于渗透率的减小幅度.当无量纲渗透率Da小于10-5时,流道中的速度呈现均匀分布,并且速度分布随着幂律指数的减小趋于平滑.压力降随着幂律指数的增加而增加,Da越大幂律指数对压力降的影响越明显. 相似文献
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土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。 相似文献
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刚性圆管中血液周期振荡流的切应力分布 总被引:1,自引:0,他引:1
本文通过求解圆管内血液振荡流的基本方程,求得圆管内血液流的压力梯度与切应力之间的关系式。在此基础上,详细讲座了圆管中轴向流速和切变率谐波的变化规律,指出流速谐波和切变率谐波的幅值都将随着谐波次数的增大而逐渐减小。为了使所得结果便于应用。文章通过管轴向中心线流速与压力梯度之间的关系式,进一步给出一种利用管轴向中心线流速计算管内切应力分布的简便方法。该方法用于检测活体血管内血液振荡流的切应力分布,具有操作简单,精度较高的优点。最后,以人体颈动脉为例,讨论血液周期振荡流的切应力的分布特性。发现在任意时刻,除了邻近管壁处切应力急剧增大到一定数值之外,沿管截面切应力分布相当均匀且接近于零,呈现出与定常流不同的切应力分布特征。 相似文献
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Singular Solutions in an Axisymmetric Flow of a Medium Obeying the Double Shear Model 总被引:1,自引:0,他引:1
S. E. Alexandrov 《Journal of Applied Mechanics and Technical Physics》2005,46(5):766-771
An asymptotic analysis of equations of an axisymmetric flow of a rigid-plastic material obeying the double shear model in the vicinity of surfaces with the maximum friction is performed. It is shown that the solution is singular if the friction surface coincides with the envelope of the family of characteristics. A possible character of the behavior of singular solutions in the vicinity of surfaces with the maximum friction is determined. In particular, the equivalent strain rate in the vicinity of the friction surface tends to infinity in an inverse proportion to the square root from the distance to this surface. Such a behavior of the equivalent strain rate is also observed in the classical theory of plasticity of materials whose yield condition is independent of the mean stress.__________Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 46, No. 5, pp. 180–186, September–October, 2005. 相似文献
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A double perturbation strategy is presented to solve the asymptotic solutions of a Johnson-Segalman (J-S) fluid through a slowly varying pipe. First, a small parameter of the slowly varying angle is taken as the small perturbation parameter, and then the second-order asymptotic solution of the flow of a Newtonian fluid through a slowly varying pipe is obtained in the first perturbation strategy. Second, the viscoelastic parameter is selected as the small perturbation parameter in the second perturbation strategy to solve the asymptotic solution of the flow of a J-S fluid through a slowly varying pipe. Finally, the parameter effects, including the axial distance, the slowly varying angle, and the Reynolds number, on the velocity distributions are analyzed. The results show that the increases in both the axial distance and the slowly varying angle make the axial velocity slow down. However, the radial velocity increases with the slowly varying angle, and decreases with the axial distance. There are two special positions in the distribution curves of the axial velocity and the radial velocity with different Reynolds numbers, and there are different trends on both sides of the special positions. The double perturbation strategy is applicable to such problems with the flow of a non-Newtonian fluid through a slowly varying pipe. 相似文献
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重载滑动轴承非牛顿流体的三维弹性流体动力润滑分析的加权平均法 总被引:2,自引:0,他引:2
本文采用加权平均法成功地求解了由广义Reynolds方程(幂次型)和三维弹性方程组成的非牛顿体弹流模型,该方法较好的解决了大偏心率下的弹流迭代收敛困难的问题。该方法具有收敛快,对初值要求松且计算精度高等优点,是一种解决弹流问题较好的迭代模式。 相似文献
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三向应力Mohr圆的真实构成及剪应力作用方向的确定 总被引:1,自引:1,他引:1
三向应力Mohr圆的构成在传统上是借助公式推证而得,并以平面图形来表示,缺乏三维的真实感和直观性。在应力应变分析中,对于平面应力问题,可以通过平面应力摩尔圆确定过一点不同斜面上的应力分量及其作用方向。对于三维问题,利用摩尔圆图解法可以确定某一斜面上的正应力和剪应力的数值,但不能表示剪应力的作用方向。剪应力的作用方向需要通过另外的图解方法来确定。本文分别从坐标系旋转和数值计算的角度解释了三向应力Mohr圆的构成过程,形象地说明了Mohr圆的物理本质。针对三向应力Mohr圆不能表示剪应力作用方向的问题,通过矢量运算,给出了剪应力作用方向的确定公式。 相似文献
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本文求解局部缓慢扩张动脉管中血液振荡流的基本方程,得到血管内血液的流速与压力梯度的关系。通过导出压力梯度沿局部扩张管轴向的变化特性。建立利用扩张段上游血管均匀段中心流速波形确定局部扩张管中血液流的速度和切应力分布的方法,文章以人体颈动脉余弦扩张为例进行分析。详细讨论了局部扩张对血管壁切应力及其梯度分布的影响。数值结果表明,在与刚性均匀管中管壁切应力沿轴向保持不变不同,在局部扩张段,管壁切应力将随着血管半径的增大而减小,因而管壁切应力梯度一般不为零,甚至在某些位置达到相当大的数值。另外,随着血管扩张程度的增加,管壁切应力还将进一步减小,而且管壁切应力梯度也将进一步增大,血管扩张导致管壁切应力的这些变化将直接影响血管壁的结构和功能,使其产生适应性的变化。 相似文献
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本文建立一种分析局部缓慢狭窄血管中血液振荡流的数学模型,给出了血液的轴向流速,径向流速和切应力的包含压力梯度项的解析表达式,并讨论了血管内由局部狭窄引起的压力梯度沿轴向变化的规律。文章以局部余弦狭窄为例进行数值计算,详细讨论上游均匀管段压力梯度的定常部分和不同次谐波对狭窄管段内流速和切应力的影响。数值结果表明,与均匀管情况相比,在狭窄段内,血液振荡流轴向流速无论平均值还是脉动幅值均明显增大,且径向流速不再为零。但径向流速仍远小于轴向流速。同时,切应力也不再仅由轴向流速梯度提供,径向流速梯度也将产生切应力,但是在计算管壁切向上的切应力时,径向流速梯度的贡献仍相当大。与均匀管管壁切应力沿流运方向保持恒定不同。狭窄管管壁切应力(平均值和脉动值)将随着狭窄高度的增大而增大,在狭窄最大高度处达到最大,因而沿流动方向产生了较大的切应力梯度。 相似文献