電流變液是一種流變特性在外電場作用下迅速且可逆變化的智能材料,在實際工程應(yīng)用方面具有廣闊的前景,盡管目前新型電流變材料的屈服應(yīng)力有了很大的提高,然而目前仍然沒有一種成熟的基于電流變材料的產(chǎn)品進入市場。原因在于對外耦合場作用下的電流變效應(yīng)機理和電流變液動力學(xué)特性的了解不夠透徹。在電流變液的研究進展中發(fā)現(xiàn),表征電流變效應(yīng)的時間和空間尺度都是非常小的,其流動過程中具有一些微尺度流動特征。根據(jù)這一特征,本文將電流變液的流動視為微尺度流動,從理論和實驗研究這兩個方面展開研究工作,通過數(shù)值模擬結(jié)合實驗的方法研究了電流變液在動態(tài)耦合場（電場與泊肅葉流動場）作用下的動力學(xué)特性。目的在于全面深入地詮釋電流變效應(yīng)機理和完善電流變材料的配方設(shè)計。主要的工作如下:首先,基于電流變效應(yīng)的理論模型,綜合動電效應(yīng)和表面力這些微尺度因素的影響分別分析和計算了介電微粒的主要受力,依此建立了微尺度下電流變液動力學(xué)方程,并根據(jù)流體力學(xué)和電動力學(xué)等理論結(jié)合電流變液控制方程建立了微尺度下電流變液動力學(xué)耦合模型。其次,采用耗散粒子動力學(xué)方法對電流變液在靜態(tài)場和動態(tài)耦合場作用下介電微粒的動力學(xué)規(guī)律進行了數(shù)值模擬。并研究了靜態(tài)場下表... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 電流變液的研究進展
    1.3 微尺度下電流變液動力學(xué)
    1.4 電流變液在微機電系統(tǒng)工程的應(yīng)用
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 微尺度下電流變液動力學(xué)耦合模型研究
    2.1 引言
    2.2 介電微粒極化成鏈機理
    2.3 微尺度效應(yīng)
        2.3.1 雙電層效應(yīng)
        2.3.2 電粘性效應(yīng)
    2.4 微尺度下電流變液動力學(xué)方程
        2.4.1 粘性力
        2.4.2 表面力
        2.4.3 布朗力
    2.5 微尺度下電流變液動力學(xué)耦合模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 微尺度下電流變液動力學(xué)模擬仿真研究
    3.1 引言
    3.2 數(shù)值模擬方法
    3.3 耗散粒子動力學(xué)方法
        3.3.1 基本理論
        3.3.2 初值和邊界條件
        3.3.3 模擬參數(shù)選擇
        3.3.4 權(quán)函數(shù)
        3.3.5 積分方法
    3.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.4.1 靜態(tài)場下電流變液動力學(xué)模擬分析
        3.4.2 靜態(tài)場下未考慮表面力的模擬結(jié)果
        3.4.3 動態(tài)耦合場下電流變液動力學(xué)模擬分析
        3.4.4 動態(tài)耦合場下電粘性效應(yīng)的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 微尺度下電流變液動力學(xué)實驗研究
    4.1 引言
    4.2 電流變液的制備和流變特性的測試
    4.3 實驗臺的工作原理
    4.4 靜態(tài)場下電流變效應(yīng)實驗
        4.4.1 靜態(tài)場下電流變液亞微觀結(jié)構(gòu)變化過程
        4.4.2 靜態(tài)場下的電滲效應(yīng)
        4.4.3 靜態(tài)場下電場強度對電流變效應(yīng)的影響
        4.4.4 靜態(tài)場下通道高度對電流變效應(yīng)的影響
    4.5 動態(tài)耦合場下電流變液動力學(xué)實驗
        4.5.1 動態(tài)耦合場下電流變液亞微觀結(jié)構(gòu)變化過程
        4.5.2 動態(tài)耦合場下電流變液宏觀力學(xué)特性
        4.5.3 動態(tài)耦合場下流速對電流變效應(yīng)的影響
        4.5.4 動態(tài)耦合場下通道尺寸對電流變效應(yīng)的影響
        4.5.5 動態(tài)耦合場下的壁面滑移和捕獲效應(yīng)
    4.6 模擬仿真與實驗對比分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓槽盤式磁流變液制動器的設(shè)計研究[J]. 袁金福,王建文.  機械科學(xué)與技術(shù). 2018(02)
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[3]恒壓驅(qū)動流下電流變液動力學(xué)可視化試驗研究[J]. 朱石沙,羅奇,劉金剛.  材料導(dǎo)報. 2015(14)
[4]克努森數(shù)在微尺度相似流動特性研究中的作用[J]. 許艷芝,朱惠人,鄭杰.  航空動力學(xué)報. 2013(08)
[5]隔離電極的電流變效應(yīng)拋光裝置及實驗驗證[J]. 路家斌,閻秋生,田虹.  金剛石與磨料磨具工程. 2012(06)
[6]平板狀電流變閥壓力差理論與實驗分析[J]. 焦曉陽,劉建芳,劉國君,李曉韜,劉建朋,劉曉論.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2012(06)
[7]極板形貌修飾對電流變液/極板界面滑移抑制實驗研究[J]. 張敏梁,田煜,蔣繼樂,孟永鋼,溫詩鑄.  物理學(xué)報. 2009(12)
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[9]電流變技術(shù)在微型機械系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 許喬丹,陳淑梅.  機械. 2005(07)
[10]巨電流變效應(yīng)及其機理[J]. 溫維佳,黃先祥,楊世和,陸坤權(quán),沈平.  物理. 2003(12)

博士論文
[1]微尺度下液體流動、傳熱特性及其應(yīng)用研究[D]. 陳巧麗.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于可視化的電流變液動力學(xué)中俘獲效應(yīng)實驗研究[D]. 周瀟.湘潭大學(xué) 2017
[2]基于耗散粒子動力學(xué)的流體流動模擬[D]. 吳立明.中北大學(xué) 2013
[3]電磁流變效應(yīng)微砂輪研拋加工機理研究[D]. 田虹.廣東工業(yè)大學(xué) 2008
[4]電流變拋光光學(xué)玻璃的研究[D]. 柳文杰.吉林大學(xué) 2007



本文編號：3198177