导读:本文包含了粘弹性流体流动论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:粘弹性,流体,分数,微积分,数值,弹性,方法。
粘弹性流体流动论文文献综述
张梦[1]（2019）在《微尺度下外部激励对粘弹性流体拉伸流动弹性不稳定性的影响研究》一文中研究指出微流控技术广泛用于化学、医疗以及生命科学等交叉学科中。微流体作为运输介质多数为非牛顿流体,如用于生物实验的组织体液和化学反应中的高分子聚合物溶液等。高分子聚丙烯酰胺水溶液作为粘弹性流体的典型代表可表现出与牛顿流体完全不同的流动特性。在微尺度下由于其内部显着的弹性应力,在外部激励或流体拉伸作用下呈现出特有的弹性不稳定性,如随时间波动或流场的空间对称破缺等特征。因此,研究粘弹性流体在微尺度下的不稳定现象有实际的应用意义并为解决微尺度下弹性作用等基础物理问题提供实验依据。通过实验观察流场迹线和数值模拟分析的方法,研究分析在不同边界条件下微尺度粘弹性流体的时间不稳定以及空间不稳定现象及规律。首先,为实验测量观察微尺度下粘弹性流体的流动,制备微米级宽度微尺度通道芯片。将传统的光学光刻技术和软材料刻蚀技术相结合,并搭建对流体有效操控的微流控测试系统平台。另外,采用传统旋转流变仪以及微流变学测量方法对实验溶液体系进行表征,包括甘油水溶液和聚丙烯酰胺水溶液。传统流变仪低频的测量结果与微流变学在高频振荡下的模量测量结果互为补充。在传统流变仪测量中,测量流体的速度与压力,分析粘性和弹性等物性参数,并得到聚丙烯酰胺水溶液的剪切稀变和弹性模量等粘弹性流体的特有流变学属性。其次,基于开源软件OpenFOAM在Oldroyd-B模型上建立适用于计算高维森贝格数的粘弹性流体数值求解器,并在该求解器中引入对粘弹性流体的外部驱动力(Body Force)。数值模拟分析了在外部力场的激励下粘弹性流体在泊肃叶流动边界条件中随时间的不稳定响应。通过改变外部力场的幅值、加载时间和波动周期来控制流体的不稳定性并拟合了瞬时速度响应曲线得到各参数关联公式。在恒力作用下粘弹性流体表现为欠阻尼振荡的不稳定性。在卸载力作用下形成的平台效应发生在流体振荡前1/4周期。对不恒定流速的傅里叶变换分析了粘弹性流体在不同激励下的振荡频率。振荡频率与粘弹性流体固有频率相同时可发生谐振,此时速度响应曲线的频谱呈现单一频率,且振幅最高。通过该方法可得到流体固有弹性属性即松弛时间。再次,通过不同的微通道结构设计在实验中实现了粘弹性流体不稳定性的调控。流体在非直线型通道中往往形成具有速度梯度场的拉伸流,并对粘弹性流体中的聚合物产生拉伸和松弛作用,从而诱发流体的弹性不稳定性。研究对比了在标准十字通道、预拉伸十字通道和非对称预拉伸通道中粘弹性流体的不稳定性。实验发现在不同的维森贝格数以及不同对称性的结构中,可以形成对称稳定态、不对称双稳态以及不稳定状态的粘弹性流场。在不同状态中,流场的对称性和流体的流出通道的偏向性发生改变。最后,选用预拉伸以及突扩结构变化的T型拉伸结构结合外部激励周期的调制进行对混合效果的研究,提出衡量混合效果的混合参数的定义和计算方法。结果表明在牛顿流体在频率扰动下抑制混合,粘弹性流体在高频下可以增强混合效果。比较了不同流动边界条件以及T型通道尺寸参数对混合的影响。在标准T型的基础上设计多种模型,对比Neck颈部汇合段长度的影响以及出口混合腔宽度的影响。通过对比发现,经过Neck颈部较长的条件下可以得到更均匀的混合效果,说明该段的预拉伸作用起到了关键影响作用。双侧周期振荡入口受相位差的影响非常大,相位差为π时混合效率最高。综上所述,通过数值计算和实验测量分析粘弹性流体在微尺度下的不稳定现象发生规律,并验证了通过优化微通道结构和改变流体激励,可以灵活调控和促进不稳定现象发生的临界条件。基于不稳定性的调控,可以实现诸如微混合器、存储器和信号传感器等多种微流器件。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
程建平[2]（2019）在《粘弹性流体Rayleigh-Bénard对流和羽流中流动与换热数值模拟研究》一文中研究指出热对流问题在自然界中广泛存在,而且其具有丰富的流动结构和分叉序列,已成为研究流体动力学中流动转捩机理的基本问题。目前,关于粘弹性流体热对流在理论、实验和数值模拟方面均取得了一定的研究成果,然而对于粘弹性流体如何影响流动换热仍然存在分歧,尤其是如何影响热对流的转捩过程和相干结构亟待研究;此外,针对粘弹性流体在热对流中的作用机理,仍然处于推断和假设阶段,还未形成统一的明确理论。本文基于改变流体物性的思想,旨在应用粘弹性流体的弹性效应,探索其如何影响经典的Rayleigh-Bénard热对流(RBC)系统的稳定性和热输运机制以及羽流的流动换热,为今后粘弹性流体热对流系统在实际工程中的应用奠定基础,并提供重要指导。首先,本文基于OpenFOAM平台耦合对数重构法求解变形率张量输运方程,开发了用以稳定求解高Rayleigh数(Ra)高Weissenberg数(Wi)工况的粘弹性流体热对流直接数值模拟的通用求解器。基于该求解器,分别研究了低Ra下粘弹性流体RBC的启动和分叉,以及中等Ra下粘弹性流体RBC的流动换热机理。为了研究粘弹性流体对RBC的启动和分叉的影响,对平行平板内粘弹性流体RBC进行数值模拟研究,结果表明:粘弹性流体弹性和浓度均抑制了RBC的启动,但滞后幅度很小。这是因为低Ra时腔体内速度很小,粘弹性流体分子受流动剪切作用从流动中吸收的能量很小,对流动的反馈非常微弱。随着Ra的增大,流动会从稳定对流向振荡对流转捩。Wi较小时,由于粘弹性流体分子从流动中吸收能量,抑制了腔体内的流动换热,导致临界Ra_(c2)滞后,同时还使得振荡对流的频率和幅值降低。随着Wi的增加,存在一些Wi使得振荡对流被极大抑制,流动出现再层流化现象。当Wi进一步增大,弹性非线性占据主导作用,使得流动状态直接从稳定对流进入不稳定对流,甚至引发行涡现象出现。为了研究粘弹性流体影响RBC中流动和换热的机理,对封闭方腔内粘弹性流体RBC进行数值模拟研究,结果表明:粘弹性流体使其换热恶化,Nusselt数(Nu)最大降低了8.7%,但Nu随Wi呈现先减小后增大的非单调变化现象。大尺度环流的周期和速度边界层厚度随Wi先增大后减小,而动能则随Wi先减小后增大。温度边界层随着Wi增大而变厚,阻碍了壁面附近的热传导,降低腔体内的温度脉动,抑制羽流的生成频率。对脉动湍动能平衡方程各贡献项在边界层内即中心区的分析表明,弹性能贡献项从负值向正值变化即为Nu降低后再增长的内在原因。其次,为了探究粘弹性流体对羽流流动和换热的影响,本文分别从理论分析和数值模拟两方面进行研究。理论分析方面,通过引入单个粘弹性流体分子长链模型,推导了粘弹性流体层羽流的控制方程,求解结果表明粘弹性流体促进层羽流中心区流动而抑制边缘区流动。粘弹性流体的影响可以等效为额外产生了两个时空相关的源项,用以描述粘弹性流体分子与流动之间的相互作用。当Wi大到一定值时,羽流中心区的促进效果消失,这是由分子拉伸和松弛产生的能量交换共同作用后的结果。数值模拟方面,通过在平行平板中给定点热源来生成粘弹性流体单个羽流,模拟结果表明:在当前Wi和拉伸长度L的研究范围内,粘弹性流体使得羽流换热恶化,Nu/Nu_(New)与L~2/Wi满足幂指数关系。速度和温度的分布表明,粘弹性流体羽流上升速度更快,羽流形状更宽,但竖直方向速度u_y~*随Wi和L的增加而减小。粘弹性流体分子在叶柄中跟随羽流流动时,倾向于在上叶柄区释放能量而在其他区域吸收能量,粘弹性流体分子在上叶柄区的表现证实了理论分析中的发现。综上,本文对粘弹性流体如何影响RBC中的启动、振荡以及相干结构有了深刻的认识,多角度解释了粘弹性流体分子与流动之间相互作用的机理。研究成果为粘弹性流体热对流领域的研究填补了空白,同时也有助于加深对粘弹性流体湍流减阻与传热特性的理解,具有重要的学术和实际应用价值。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
续焕英,齐海涛[3]（2018）在《粘弹性流体分数阶Maxwell模型及其管内电渗流动研究》一文中研究指出粘弹性流体微流动是微流体力学研究的重点,具有广泛的应用。而考虑到微流体设备通常用来分析生物流体,如血液、DNA溶液等,本文借助人体全血存储和损耗模量实验数据建立分数阶Maxwell模型,极好地拟合了全血实验数据;并以此模型为基础建立压力和电渗驱动下粘弹性流体微流动的力学模型;提出基于时间差分和空间勒让德谱的数值算法,数值模拟矩形微通道内全血的电渗流动;研究在外加电场E(t)=E_0(1+εsinωt)作用下微通道内的脉动电渗流动。研究结果对微通道内粘弹性流体行为的预测以及微流体装置的设计提供有意的参考。(本文来源于《第十届全国流体力学学术会议论文摘要集》期刊2018-10-25）
程建平,唐肇求,陈以铖,张红娜,蔡伟华[4]（2018）在《基于自适应网格的粘弹性流体单个羽流流动与换热特性研究》一文中研究指出本文基于OpenFOAM中的动网格思想,同时结合对数变形率重构方法求解变形率张量方程,开发出一个针对粘弹性流体热对流直接数值模拟的自适应网格求解器。针对粘弹性流体单个羽流,采用FENE-P模型进行了数值模拟,并研究了羽流的动态过程、换热特性以及形态特征。结果表明,粘弹性流体单个羽流稳定态的换热随Wi的增大先增大后减小,初发阶段,Wi越大,羽流上升越快;线性上升阶段,Wi越大,羽流上升越慢。(本文来源于《第十届全国流体力学学术会议论文摘要集》期刊2018-10-25）
黎永耀[5]（2018）在《粘弹性流体微通道内弹性不稳定流动及其强化混合应用研究》一文中研究指出粘弹性流体是一种典型的非牛顿流体,相较于普通牛顿流体,除了粘性外,其独特地具备弹性效应。这种弹性作用使其具有如非零正应力差、额外的弹性非线性作用等特性。其中,弹性非线性作用在微尺度流动中更加显着并可能诱发弹性不稳定流动。粘弹性流体多孔介质孔隙通道内的流动是典型的微尺度流动,这种流动广泛地存在于自然界以及工业生产中,如采油工程、生物工程和化工过滤等。粘弹性流体在多孔介质孔隙通道中可发生不稳定流动。前人采用理论、实验和数值模拟方法对这种流动进行过研究,但受限于实验方法和计算模拟手段,对其不稳定流动特性和机理的研究并不完善深入。同时,利用这种不稳定流动,可以设计简单的微通道实现流动高效混合,其在生物检测、化工合成、量子点生产等方面具有很好的应用潜力。因此,本文将对粘弹性流体二维均质多孔介质内流动开展数值模拟研究,基于其不稳定流动的认识设计一种简单的微通道芯片,实现混合强化,并对其流动混合开展可视化实验和数值模拟研究,探讨粘弹性流体微通道内不稳定流动及其混合强化机理。首先,本文基于Open Foam建立了微通道内粘弹性流体流动及混合数值模拟方法,对二维均质多孔介质孔隙通道内粘弹性流体流动进行直接数值模拟,并分别从瞬态和统计流动特性以及聚合物大分子产生的弹性应力对流动现象影响进行分析,结果发现,粘弹性流体随着韦森贝格数Wi的增大,其流态由层流转变成不稳定流动,并且该不稳定流动由弹性主导,弹性作用于流动中使得粘弹性流体在孔隙微通道内出现与惯性不稳定流动不同的行为。其次,本文基于粘弹性流体在二维均质多孔介质模型内弹性不稳定流动的现象,设计了一种简单的微通道,实现微通道内流动混合强化。同时,结合荧光显微镜和高速相机建立了微通道内流动混合可视化实验系统,并基于该系统对设计的微通道进行流动混合可视化实验。结果表明相较于牛顿流体,粘弹性流体在低Re数下可产生不稳定流动,其混合效率较牛顿流体有显着的增长,最大可达86%。最后,为进一步理解这种不稳定流动及混合强化机理,对该通道内流体流动混合过程进行数值模拟研究。计算结果与实验非常吻合,结果表明,粘弹性流体在微通道内产生了不稳定流动,强烈的对流作用促使流体在流动中混合,实现混合强化,并从能量输运角度对弹性不稳定流动进行机理探究。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
姜月华[6]（2018）在《加速平板引发的分数阶粘弹性流体的流动传热传质研究》一文中研究指出粘弹性流体在食品加工、生物医学、能源工程上有着广泛的应用,已有的研究表明:基于分数阶导数的本构模型比整数阶导数的本构模型更加符合实际情况,可以更好的描述粘弹性流体的蠕变、松弛等复杂流变行为。本文针对Maxwell流体和Burgers流体,建立了基于分数阶导数的流动传热传质模型,利用有限差分方法构造了求解模型的数值算法并进行了一定的收敛性分析,得到了各参数对分数阶Maxwell流体和分数阶Burgers流体流动、传热、传质的影响规律。第一部分研究了周期振荡加速平板引发的分数阶Burgers流体的流动传热问题。考虑了速度的一阶滑移和二阶滑移的影响,同时以周期振荡形式对平板进行加热,建立了基于分数阶导数的流动传热模型。基于G1算法建立了求解控制方程的数值差分格式,并构造数值算例验证了差分格式的收敛性,讨论了分数阶导数、普朗特数、振荡角频率等参数对流体速度和温度的影响。第二部分研究了幂指数加速平板引发的分数阶Maxwell流体的流动传热问题。考虑了速度的一阶滑移和对流换热边界条件的影响,通过粘性耗散项将分数阶导数引入到能量方程中,建立了含有多项时间分数阶导数的流动传热模型。基于L1算法建立了求解控制方程的数值差分格式,并构造数值算例验证了差分格式的收敛性,分析了分数阶导数参数、速度的一阶滑移参数、努赛尔数、雷诺数等参数对流体的流动和传热的影响。第叁部分研究了指数加速平板引发的叁维分数阶Maxwell流体的流动、传热与传质问题,在平板处以指数形式进行加热并伴有一阶化学反应。考虑了磁场的作用,利用分数阶傅里叶定律和分数阶菲克定律建立了叁维的流动传热传质模型。利用分数阶有限差分方法得到了速度、温度和浓度的数值解。探究了普朗特数、磁场参数、一阶化学反应参数等对速度、温度和浓度的影响。(本文来源于《北京建筑大学》期刊2018-06-01）
赵豪杰[7]（2018）在《分数阶粘弹性流体流动传热研究》一文中研究指出分数阶粘弹性流体流动与传热研究为合理刻画复杂流体本构关系、改进生产和输运效率等应用领域提供了理论指导。本文分别研究了加速平板上和压强梯度驱动下矩形管道内的分数阶粘弹性流体流动传热问题。研究内容如下:1)研究了指数加速平板上不可压缩广义Burgers’磁流体的流动和热传递过程。基于粘性耗散项将Burgers’流体分数阶本构方程引入能量方程,利用改进的隐式有限差分方法与G1算法结合求解,得到了速度、温度和剪切应力的数值解,并构造算例对数值算法进行了误差分析。讨论了松弛时间、延滞时间、滑移参数以及分数阶导数的阶数等参数对流动速度、温度和应力的影响规律。2)建立了矩形管道内变压力梯度驱动的分数阶Maxwell流体二维流动模型。针对分数阶导数的阶数分布于区间(0,2)的多项偏微分方程,利用分数阶分离变量法,得到速度的解析解。采用分数阶预估-校正方法和有限差分方法得到方程数值解。证明了二维偏微分方程有限差分格式稳定性和收敛性。在数值结果的基础上,探讨了分数阶阶数、哈特曼数以及松弛时间系数对矩形管道内流体速度分布的影响规律。3)基于分数阶散度和分数阶Cattaneo传热模型,建立了拉伸板上分数阶Maxwell磁纳米流体薄膜流动与传热控制方程,探讨了Marangoni效应对流体流速的影响。选取聚乙烯醇水溶液作为基液,加入纳米粒子以增强其导热能力。将时间分数阶Maxwell流体本构模型和空间分数阶动量与能量方程相结合建立控制方程,采用有限差分方法,建立具有高精度和良好稳定性的Crank-Nicolson差分格式,获得了各物理参数对流体流速和温度传递过程的影响规律。本文得到的分数阶粘弹性流体理论和建立的数值分析方法,为后续研究分数阶粘弹性流体的流动和传热问题奠定了基础。利用构造数值算例进行误差分析和稳定性分析,证明了文中所用有限差分数值方法的有效性,为其他研究领域中的非线性分数阶对流偏微分方程问题提供可借鉴的解决思路。(本文来源于《北京建筑大学》期刊2018-06-01）
马小晶,买买提明·艾尼,穆塔里夫·阿赫迈德,闫亚岭[8]（2016）在《粘弹性流体Poiseuille流动的SPH数值模拟》一文中研究指出粘弹性流体作为非牛顿流体的一种特殊形式,其流变行为复杂,较难得到理论瞬态解析解。文中运用SPH方法,引入一种新的固壁处理方法对UCM(Upper-convected Maxwell)简单粘弹性流体模型的平板Poiseuille流进行了数值模拟,并与相关文献中其他数值结果进行了比较,验证了该方法在模拟粘弹性流体瞬态流动问题的准确性和有效性;随后对非线性SPTT(Simplified Phan-Thien-Tanner)粘弹性流体模型进行了数值模拟,分析了该流体的运动规律,并讨论了本构方程中流变参数对流动过程的影响。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2016年04期）
叶琴[9]（2016）在《粘弹性流体Rayleigh-Bénard热对流的流动延迟和换热特性研究》一文中研究指出Rayleigh-Bénard对流(RBC)是最典型的热对流模型之一。在自然和大量的工程应用中RBC是一个重要的传热和传质机制,近年来RB对流问题受到了国内外的广泛关注。同时,自从Toms发现向流动工质中添加长链高聚物后可显着地降低流动阻力以来,粘弹性流体便以其独特的减阻特性吸引了海内外各界学者关注,且越来越多的学者开始对其进行了深入的研究,并发现了它有很多异于牛顿流体的性质,如粘弹性、应力延迟、摩擦阻力降低特性以及剪切稀变等。鉴于粘弹性流体工质的特殊性,粘弹性流体发生RB湍流热对流是否会出现一些特殊的流动和传热现象?本文从这一问题出发,运用直接数值模拟(DNS)技术对无限大平板内的粘弹性流体RB热对流进行数值研究。本文基于有限差分方法并结合Giesekus本构方程模型,得到了叁维非定常粘弹性流体在无限大平板内的进行RB热对流的叁维数值解。然后,对不同流体在软湍流区发生RB热对流的流动和换热问题进行了研究分析。首先,基于DNS数据库,通过对比牛顿流体和粘弹性流体的无量纲瞬时速度场以及温度场随时间的演变曲线,得到了粘弹性添加剂对RB湍流热对流流动特性的影响,即流动延迟现象。其次,研究了粘弹性添加剂对RB湍流热对流传热的影响,得到换热加强的结论。从统计学的角度研究了不同参数(瑞利数Ra和韦森贝格数Wi)对粘弹性流体RB热对流的影响,发现随着Ra数以及Wi的增加,换热增强。最后,通过设定合理的温度阈值,将牛顿流体和粘弹性流体RB湍流热对流中的相干结构成功地从流动背景环境中提取出来,并发现粘弹性添加剂的加入加强了温度边界层的不稳定性,促进了羽流的喷发,进而导致传热增强。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-06-01）
张震[10]（2016）在《运动平板引发的粘弹性流体流动传热研究》一文中研究指出近年来,鉴于粘弹性流体在工业生产和日常生活中的重要应用,许多学者关注于粘弹性流体流动传热问题。用分数阶微积分描述粘弹性本构关系是近年来分数阶的一项重大应用,即用分数阶导数替换本构方程中应力及应变对时间的整数阶导数。由于以不同方式构造粘弹性流体应力应变关系方程,出现了多种粘弹性流体的本构模型,本文主要分析了广义五参数、广义双分数阶Burgers以及广义Oldroyd-B叁类流体的流动传热问题。第二章研究了一类五参数粘弹性流体,即将Maxwell模型和Kelvin模型并联后再串联一个阻尼器,讨论了此类粘弹性流体在双加速平板间流动问题,利用拉普拉斯变换的方法获得了流速和剪切力的解,并讨论了滑移以及磁场对该流体流动的影响。第叁章假设Burgers本构模型中的两个阻尼器对应于不同的分数阶导数,重新推导了分数阶粘弹性流体的控制方程,并讨论了在磁场作用下具有滑移影响的广义Burgers流体流动问题,通过拉普拉斯变换方法获得流体流速和剪切力的解析解,并根据图像分析了各参数对速度场和剪切力的影响。第四章研究了粘弹性流体的流动传热。本章结合分数阶Oldroyd-B流体本构模型,推导出了不可压缩流体的分数阶动量方程和能量方程。通过有限差分方法得到了速度和温度的解。最后给出了各参数对流体流速和传热的影响。本论文研究了广义粘弹性流体的流动传热问题,并且推广修正了粘弹性流体的本构模型。利用Laplace变换、有限差分等解析和数值分析方法,获得问题的解析解或数值解,借助图像分析了相关物性参数对流动传热的影响。本文建立的模型、采用的分析方法以及得到的结果可以为工业生产及科学实验提供参考。(本文来源于《北京建筑大学》期刊2016-06-01）
粘弹性流体流动论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
热对流问题在自然界中广泛存在,而且其具有丰富的流动结构和分叉序列,已成为研究流体动力学中流动转捩机理的基本问题。目前,关于粘弹性流体热对流在理论、实验和数值模拟方面均取得了一定的研究成果,然而对于粘弹性流体如何影响流动换热仍然存在分歧,尤其是如何影响热对流的转捩过程和相干结构亟待研究;此外,针对粘弹性流体在热对流中的作用机理,仍然处于推断和假设阶段,还未形成统一的明确理论。本文基于改变流体物性的思想,旨在应用粘弹性流体的弹性效应,探索其如何影响经典的Rayleigh-Bénard热对流(RBC)系统的稳定性和热输运机制以及羽流的流动换热,为今后粘弹性流体热对流系统在实际工程中的应用奠定基础,并提供重要指导。首先,本文基于OpenFOAM平台耦合对数重构法求解变形率张量输运方程,开发了用以稳定求解高Rayleigh数(Ra)高Weissenberg数(Wi)工况的粘弹性流体热对流直接数值模拟的通用求解器。基于该求解器,分别研究了低Ra下粘弹性流体RBC的启动和分叉,以及中等Ra下粘弹性流体RBC的流动换热机理。为了研究粘弹性流体对RBC的启动和分叉的影响,对平行平板内粘弹性流体RBC进行数值模拟研究,结果表明:粘弹性流体弹性和浓度均抑制了RBC的启动,但滞后幅度很小。这是因为低Ra时腔体内速度很小,粘弹性流体分子受流动剪切作用从流动中吸收的能量很小,对流动的反馈非常微弱。随着Ra的增大,流动会从稳定对流向振荡对流转捩。Wi较小时,由于粘弹性流体分子从流动中吸收能量,抑制了腔体内的流动换热,导致临界Ra_(c2)滞后,同时还使得振荡对流的频率和幅值降低。随着Wi的增加,存在一些Wi使得振荡对流被极大抑制,流动出现再层流化现象。当Wi进一步增大,弹性非线性占据主导作用,使得流动状态直接从稳定对流进入不稳定对流,甚至引发行涡现象出现。为了研究粘弹性流体影响RBC中流动和换热的机理,对封闭方腔内粘弹性流体RBC进行数值模拟研究,结果表明:粘弹性流体使其换热恶化,Nusselt数(Nu)最大降低了8.7%,但Nu随Wi呈现先减小后增大的非单调变化现象。大尺度环流的周期和速度边界层厚度随Wi先增大后减小,而动能则随Wi先减小后增大。温度边界层随着Wi增大而变厚,阻碍了壁面附近的热传导,降低腔体内的温度脉动,抑制羽流的生成频率。对脉动湍动能平衡方程各贡献项在边界层内即中心区的分析表明,弹性能贡献项从负值向正值变化即为Nu降低后再增长的内在原因。其次,为了探究粘弹性流体对羽流流动和换热的影响,本文分别从理论分析和数值模拟两方面进行研究。理论分析方面,通过引入单个粘弹性流体分子长链模型,推导了粘弹性流体层羽流的控制方程,求解结果表明粘弹性流体促进层羽流中心区流动而抑制边缘区流动。粘弹性流体的影响可以等效为额外产生了两个时空相关的源项,用以描述粘弹性流体分子与流动之间的相互作用。当Wi大到一定值时,羽流中心区的促进效果消失,这是由分子拉伸和松弛产生的能量交换共同作用后的结果。数值模拟方面,通过在平行平板中给定点热源来生成粘弹性流体单个羽流,模拟结果表明:在当前Wi和拉伸长度L的研究范围内,粘弹性流体使得羽流换热恶化,Nu/Nu_(New)与L~2/Wi满足幂指数关系。速度和温度的分布表明,粘弹性流体羽流上升速度更快,羽流形状更宽,但竖直方向速度u_y~*随Wi和L的增加而减小。粘弹性流体分子在叶柄中跟随羽流流动时,倾向于在上叶柄区释放能量而在其他区域吸收能量,粘弹性流体分子在上叶柄区的表现证实了理论分析中的发现。综上,本文对粘弹性流体如何影响RBC中的启动、振荡以及相干结构有了深刻的认识,多角度解释了粘弹性流体分子与流动之间相互作用的机理。研究成果为粘弹性流体热对流领域的研究填补了空白,同时也有助于加深对粘弹性流体湍流减阻与传热特性的理解,具有重要的学术和实际应用价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
粘弹性流体流动论文参考文献
[1].张梦.微尺度下外部激励对粘弹性流体拉伸流动弹性不稳定性的影响研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].程建平.粘弹性流体Rayleigh-Bénard对流和羽流中流动与换热数值模拟研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].续焕英,齐海涛.粘弹性流体分数阶Maxwell模型及其管内电渗流动研究[C].第十届全国流体力学学术会议论文摘要集.2018
[4].程建平,唐肇求,陈以铖,张红娜,蔡伟华.基于自适应网格的粘弹性流体单个羽流流动与换热特性研究[C].第十届全国流体力学学术会议论文摘要集.2018
[5].黎永耀.粘弹性流体微通道内弹性不稳定流动及其强化混合应用研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[6].姜月华.加速平板引发的分数阶粘弹性流体的流动传热传质研究[D].北京建筑大学.2018
[7].赵豪杰.分数阶粘弹性流体流动传热研究[D].北京建筑大学.2018
[8].马小晶,买买提明·艾尼,穆塔里夫·阿赫迈德,闫亚岭.粘弹性流体Poiseuille流动的SPH数值模拟[J].机械设计与研究.2016
[9].叶琴.粘弹性流体Rayleigh-Bénard热对流的流动延迟和换热特性研究[D].哈尔滨工业大学.2016
[10].张震.运动平板引发的粘弹性流体流动传热研究[D].北京建筑大学.2016
论文知识图
