运动平板上的Oldroyd-B流体和假塑性流体的流动、传热及传质研究

论文摘要

粘弹性流体和幂律流体在生产生活中被普遍运用,比如化工过程、食品加工、塑料拉伸、石油开采等方面。Oldroyd-B流体本构关系综合考虑了时间松弛及延迟特性,能很好地反映粘弹性流体的复杂特性。假塑性流体是一种常见的幂律流体,它表现出剪切变稀的特点。本文主要讨论了Oldroyd-B流体的驻点流动、传热和传质问题,以及假塑性流体在拉伸平板上的边界层流动、传热和传质问题,同时还对具有假塑性流体和粘弹性流体特性的黄原胶水溶液进行了实验分析。第一部分主要研究了拉伸板上的Oldroyd-B纳米磁流体的驻点流动问题。一方面用上随体导数推导了Oldroyd-B流体的本构关系,另一方面在热传递和质量扩散过程中采用了Cattaneo-Christov双扩散模型。通过巧妙的相似变换后,利用双参数变形展开方法结合基函数方法（DPTEM-BF方法）得到模型的近似解析解,并分析了各物性参数对驻点流动、传热和传质的影响。第二部分讨论了拉伸板上的假塑性流体的流动、传热及传质问题。通过假定热通量幂指数依赖于速度梯度和温度梯度,质量通量幂指数依赖于速度梯度和浓度梯度,建立了双幂律形式的傅里叶定律和费克定律来探究热传递和质量扩散过程。并且,在对流换热和传质边界条件中也采用了双幂律扩散模型。对于假塑性流体的双幂律流动传热传质控制方程,通过相似变换将其转化为常微分方程组,再利用微分变换方法结合基函数方法（DTM-BF方法）求得近似解析解。通过求得的解析解揭示了整个扩散过程中各物性参数对流动、传热和传质的影响。第三部分进行了实验分析,针对黄原胶水溶液同时表现出假塑性流体和粘弹性流体的特性,将两者相结合建立了新的本构关系形式。用MCR流变仪测量各时间点处的黄原胶水溶液做剪切运动的剪切应力与剪切速率的大小,用建立的本构关系对测得的数据做拟合来确定各参数值,从而得到了Maxwell-幂律本构模型和Oldroyd-B-幂律本构模型。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢波

导师: 白羽

关键词: 流体,假塑性流体,双扩散模型,驻点流动,双幂律扩散模型,方法

来源: 北京建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 北京建筑大学

分类号: O35

总页数: 70

文件大小: 3441K

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