【摘要】：碳納米管是1991年發(fā)現(xiàn)的一種重要的新型納米材料,具有小尺度、低密度、高強(qiáng)度和高硬度等特性,加之完美的空心圓柱形幾何結(jié)構(gòu),使得它成為納米尺度下流體儲(chǔ)藏與輸運(yùn)的重要載體,有望在儲(chǔ)氫、藥物運(yùn)輸、芯片制造、穿戴式裝置、智能家具和納米電子等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。相應(yīng)的,作為一種典型的小尺度高流速的流固耦合系統(tǒng),輸流碳納米管的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象也吸引了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的理論研究。本文主要研究如何能使碳納米管輸送流體更加高效穩(wěn)定。以非局部彈性理論為基礎(chǔ),采用Euler-Bernoulli梁模型研究了溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下保守系統(tǒng)中的輸流碳納米管動(dòng)力學(xué)特性。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究了溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下空的碳納米管的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。先應(yīng)用哈密頓原理獲得了系統(tǒng)振動(dòng)控制方程以及邊界條件,然后采用微分變換法(DTM法)對(duì)獲得的高階偏微分方程進(jìn)行求解,最后討論了外加溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的一階無(wú)量綱固有頻率的影響。其次,研究了碳納米管內(nèi)部充滿流體時(shí)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。首先考慮到流體的小尺度效應(yīng),引入了Knudsen數(shù)對(duì)管內(nèi)流體流速進(jìn)行修正,然后討論了流體流速u以及質(zhì)量比β對(duì)系統(tǒng)的一階無(wú)量綱固有頻率之間的影響。最后,研究了溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下輸流的碳納米管的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。詳細(xì)的討論了溫度場(chǎng)、軸向磁場(chǎng)、Knudsen數(shù)及小尺度參數(shù)對(duì)系統(tǒng)一階無(wú)量綱固有頻率以及失穩(wěn)時(shí)臨界流速的影響。
【圖文】：

本課題來(lái)源于：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51608401）和冶金工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢科技大學(xué)）開(kāi)放基金項(xiàng)目（Y201520）1.1.2 納米技術(shù)和納米材料納米技術(shù)（Nanotechnology）是 20 世紀(jì) 80 年代末發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)技術(shù)，，與信息技術(shù)、生物技術(shù)和新能源技術(shù)等技術(shù)一樣被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最重要的高科技。納米技術(shù)是將一個(gè)個(gè)的原子、分子按照一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列堆積制造物體的技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展在未來(lái)會(huì)改變幾乎所有人造物體的性質(zhì)，給人們生產(chǎn)生活的方方面面帶來(lái)極大的便利，會(huì)極大的推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。以下兩個(gè)我們熟知的例子是納米技術(shù)早期最基礎(chǔ)的應(yīng)用：1990 年 IBM 公司的科學(xué)家們?cè)诎栺R登研究中心對(duì) 35 個(gè)氙（xian）原子進(jìn)行移動(dòng)重排組成了 IBM 三個(gè)字母，如圖 1.1，在這之后我國(guó)科學(xué)家在中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如的操作原子成功的繪出了世界上最小的 中國(guó)地圖 ，如圖 1.2，使得我國(guó)在國(guó)際納米技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始占有一席之地。

本課題來(lái)源于：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51608401）和冶金工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢科技大學(xué)）開(kāi)放基金項(xiàng)目（Y201520）1.1.2 納米技術(shù)和納米材料納米技術(shù)（Nanotechnology）是 20 世紀(jì) 80 年代末發(fā)展起來(lái)的新興科學(xué)技術(shù)，與信息技術(shù)、生物技術(shù)和新能源技術(shù)等技術(shù)一樣被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最重要的高科技。納米技術(shù)是將一個(gè)個(gè)的原子、分子按照一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列堆積制造物體的技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展在未來(lái)會(huì)改變幾乎所有人造物體的性質(zhì)，給人們生產(chǎn)生活的方方面面帶來(lái)極大的便利，會(huì)極大的推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。以下兩個(gè)我們熟知的例子是納米技術(shù)早期最基礎(chǔ)的應(yīng)用：1990 年 IBM 公司的科學(xué)家們?cè)诎栺R登研究中心對(duì) 35 個(gè)氙（xian）原子進(jìn)行移動(dòng)重排組成了 IBM 三個(gè)字母，如圖 1.1，在這之后我國(guó)科學(xué)家在中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如的操作原子成功的繪出了世界上最小的 中國(guó)地圖 ，如圖 1.2，使得我國(guó)在國(guó)際納米技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始占有一席之地。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;O613.71

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本文編號(hào)：2607206