發(fā)布時(shí)間：2021-07-10 20:48

　　自驅(qū)動(dòng)Janus顆粒是一種人工合成的活性微納米顆粒,在微納米馬達(dá)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。本文基于漲落-格子Boltzmann方法（FLB）,研究了Janus顆粒的數(shù)值模擬方法及其運(yùn)動(dòng)特性。微納米尺度下Janus顆粒的自驅(qū)運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)雜的多場(chǎng)耦合運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是自驅(qū)運(yùn)動(dòng)和布朗運(yùn)動(dòng)的疊加,因此模擬布朗運(yùn)動(dòng)是考察Janus顆粒運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)與前提。此外,為了更好地控制顆粒運(yùn)動(dòng),且考慮到制備工藝的限制,Janus顆粒的實(shí)際形狀不僅限于球形,因此在布朗運(yùn)動(dòng)的數(shù)值研究中也要考慮顆粒形狀的影響。首先,采用FLB方法對(duì)球形、非球形顆粒（三維）的布朗運(yùn)動(dòng)直接進(jìn)行數(shù)值模擬。通過將球形顆粒模擬結(jié)果分別與理論和實(shí)驗(yàn)值對(duì)比,驗(yàn)證了FLB模型的有效性,并分析了不同形狀非球形顆粒（包括不同長(zhǎng)寬比的橢球形和圓柱形顆粒）的布朗運(yùn)動(dòng)特性,發(fā)現(xiàn)橢球形、圓柱形顆粒雖具有各向異性,但仍遵守能量均分定理。非球形顆粒的速度、角速度自相關(guān)函數(shù)仍具有長(zhǎng)時(shí)尾效應(yīng),且速度自相關(guān)函數(shù)只與顆粒質(zhì)量有關(guān),不受顆粒形狀的影響。此外,當(dāng)顆粒的長(zhǎng)短比很低時(shí),擴(kuò)散系數(shù)對(duì)形狀不敏感。這些發(fā)現(xiàn)都為進(jìn)一步開展基于布朗運(yùn)動(dòng)的Janus顆粒自驅(qū)運(yùn)動(dòng)研究奠定了基... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

在H2O2溶液中通過自電泳機(jī)理自發(fā)運(yùn)動(dòng)的Au-Pt型Janus顆粒[5]

H2O2溶液中通過自擴(kuò)散泳機(jī)理自發(fā)運(yùn)動(dòng)的 SiO2-Pt 型 Jan多基于擴(kuò)散泳機(jī)理的 Janus 顆粒被提出。Pavlick Au-SiO2型 Janus 顆粒，同樣可以觀察到自驅(qū)動(dòng)現(xiàn)自擴(kuò)散泳機(jī)理制造出了微泵，可以在微尺度下驅(qū)動(dòng)述梯度差得到推動(dòng)力外，人工合成活性顆粒還可這種運(yùn)動(dòng)機(jī)理稱為自熱泳[20]，顆粒運(yùn)動(dòng)的速度與溫距今已有約 100 年的歷史，但在之前的研究中，動(dòng)的顆粒。Jiang 等[21]在 2010 年根據(jù) Janus 顆粒對(duì)單顆粒的自熱泳動(dòng)。Baraban 等[22]通過在 SiO2顆交變磁場(chǎng)，在顆粒兩側(cè)產(chǎn)生局部溫差，控制 SiO2顆

O2溶液中通過自擴(kuò)散泳機(jī)理自發(fā)運(yùn)動(dòng)的 SiO2-Pt 型 J基于擴(kuò)散泳機(jī)理的 Janus 顆粒被提出。Pavlicu-SiO2型 Janus 顆粒，同樣可以觀察到自驅(qū)動(dòng)擴(kuò)散泳機(jī)理制造出了微泵，可以在微尺度下驅(qū)梯度差得到推動(dòng)力外，人工合成活性顆粒還可種運(yùn)動(dòng)機(jī)理稱為自熱泳[20]，顆粒運(yùn)動(dòng)的速度與今已有約 100 年的歷史，但在之前的研究中的顆粒。Jiang 等[21]在 2010 年根據(jù) Janus 顆粒顆粒的自熱泳動(dòng)。Baraban 等[22]通過在 SiO2變磁場(chǎng)，在顆粒兩側(cè)產(chǎn)生局部溫差，控制 SiO2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于能量均分原理的微顆粒布朗運(yùn)動(dòng)LBM模擬[J]. 張鴻雁,姜繼鼎,朱洪宇,崔海航,陳力.  西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[2]基于格子Boltzmann方法的自驅(qū)動(dòng)Janus顆粒擴(kuò)散泳力[J]. 周光雨,陳力,張鴻雁,崔海航.  物理學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]Janus顆粒有效擴(kuò)散系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 武美玲,鄭旭,崔海航,李戰(zhàn)華.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2014(03)
[4]非球形顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的漲落-格子Boltzmann數(shù)值研究[J]. 聶德明,林建忠.  計(jì)算物理. 2012(01)
[5]模擬顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的格子Boltzmann模型[J]. 聶德明,林建忠.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2009(08)

碩士論文
[1]自驅(qū)動(dòng)Janus顆粒運(yùn)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D]. 譚曉君.西安建筑科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3276636