本文關(guān)鍵詞：非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)仿真與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：電流變液是一種流變特性可受外電場(chǎng)調(diào)控的新型智能材料,而電流變效應(yīng)則是對(duì)電流變液在外電場(chǎng)作用下其表觀粘度發(fā)生巨大變化的描述。經(jīng)過數(shù)十年的探索研究,至今仍然沒有一項(xiàng)基于電流變材料的成熟產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。究其原因,主要還是對(duì)電流變液在外電場(chǎng)作用下的各種力學(xué)性能表征及其內(nèi)在的機(jī)理研究不夠透徹,特別是對(duì)多場(chǎng)(電場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)及剪切場(chǎng)等)耦合作用下的力學(xué)性能與場(chǎng)致亞微觀結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系的理解還不夠深入。本文針對(duì)當(dāng)前電流變液研究中對(duì)非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)研究缺乏這一現(xiàn)狀,從理論和實(shí)驗(yàn)研究這兩個(gè)方面開展研究工作,通過數(shù)值模擬仿真結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法研究了電流變液在非均勻電場(chǎng)下的動(dòng)力學(xué)行為特性。首先,運(yùn)用電流變液動(dòng)力學(xué)基本方程,分別計(jì)算分析了非均勻電場(chǎng)下動(dòng)力學(xué)過程中,電流變顆粒所受力中對(duì)電流變液場(chǎng)致亞微觀結(jié)構(gòu)演變影響最主要的力;并根據(jù)電動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等理論,結(jié)合電流變液基本控制方程,建立了非均勻電場(chǎng)與流動(dòng)場(chǎng)(壓力梯度場(chǎng))的耦合場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)仿真模型。其次,利用有限元方法對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)非均勻電場(chǎng)下電流變顆粒的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真,探討了在非均勻電場(chǎng)與流動(dòng)場(chǎng)耦合作用下電流變液場(chǎng)致亞微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系。最后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求配置了實(shí)驗(yàn)用電流變液,并對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試分析;利用可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)研究,即單一場(chǎng)(交流場(chǎng))和耦合場(chǎng)(交流場(chǎng)、壓力梯度場(chǎng)等)作用下電流變液的動(dòng)態(tài)響應(yīng),以及不同影響因子對(duì)電流變效應(yīng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：電流變液 動(dòng)力學(xué) 非均勻電場(chǎng) 動(dòng)態(tài)耦合 可視化實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB381
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 電流變效應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展10-13
• 1.3 非均勻電場(chǎng)作用下研究進(jìn)展13-14
• 1.4 電流變液工程應(yīng)用與研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)仿真模型研究18-33
• 2.1 引言18-19
• 2.2 電流變液電敏顆粒取向成鏈的理論模型19-21
• 2.3 電流變液動(dòng)力學(xué)基本方程及邊界條件21-25
• 2.3.1 Maxwell方程組22-23
• 2.3.2 N-S 方程23-25
• 2.4 非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)仿真模型建立25-31
• 2.4.1 顆粒間極化相互作用力計(jì)算分析25-26
• 2.4.2 液動(dòng)力計(jì)算分析26-27
• 2.4.3 介電泳動(dòng)力計(jì)算分析27-30
• 2.4.4 非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)仿真模型30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)特性模擬仿真研究33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 電流變液動(dòng)力學(xué)特性研究數(shù)值模擬方法33-36
• 3.2.1 有限元分析法介紹34-35
• 3.2.2 有限元分析法在電流變液體系中的應(yīng)用35-36
• 3.3 有限元模擬方法理論分析36-39
• 3.4 數(shù)值模擬仿真結(jié)果與分析39-46
• 3.4.1 靜態(tài)非均勻電場(chǎng)下電流變顆粒的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)情況40-43
• 3.4.2 動(dòng)態(tài)非均勻電場(chǎng)下電流變顆粒的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)情況43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)可視化實(shí)驗(yàn)研究47-66
• 4.1 引言47
• 4.2 電流變材料的選型與配制47-48
• 4.3 電流變液力學(xué)性能測(cè)試及研究48-51
• 4.3.1 電流變液力學(xué)性能測(cè)試48-49
• 4.3.2 電流變液力學(xué)性能研究49-50
• 4.3.3 電流變液可視化工作的必要性50-51
• 4.4 可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作原理51-53
• 4.5 靜態(tài)非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)可視化實(shí)驗(yàn)53-57
• 4.5.1 靜態(tài)場(chǎng)下電流變液亞微觀結(jié)構(gòu)演變過程53-54
• 4.5.2 靜態(tài)場(chǎng)下顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)電流變效應(yīng)的影響54-56
• 4.5.3 靜態(tài)場(chǎng)下電場(chǎng)強(qiáng)度幅值對(duì)電流變效應(yīng)的影響56-57
• 4.6 動(dòng)態(tài)非均勻電場(chǎng)下電流變液動(dòng)力學(xué)可視化實(shí)驗(yàn)57-65
• 4.6.1 動(dòng)態(tài)場(chǎng)下電流變液亞微觀結(jié)構(gòu)演變與宏觀力學(xué)性能57-59
• 4.6.2 動(dòng)態(tài)場(chǎng)下顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)電流變效應(yīng)的影響59-61
• 4.6.3 動(dòng)態(tài)場(chǎng)下電場(chǎng)強(qiáng)度幅值對(duì)電流變效應(yīng)的影響61-62
• 4.6.4 動(dòng)態(tài)場(chǎng)下壓力梯度對(duì)電流變效應(yīng)的影響62-64
• 4.6.5 動(dòng)態(tài)非均勻電場(chǎng)下的捕獲效應(yīng)64-65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 第5章 全文總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66
• 5.2 研究展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項(xiàng)目74

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