【摘要】：非牛頓流體薄膜的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)研究能夠?yàn)閮?yōu)化高聚物薄膜材料工藝設(shè)計(jì)、改善產(chǎn)品性能提供理論指導(dǎo)。本文探討了拉伸平板上粘彈性流體薄膜的流動(dòng)傳熱與傳質(zhì)特征及冪律流體薄膜的流動(dòng)與傳熱規(guī)律。構(gòu)建了同時(shí)具有粘彈性流體與冪律流體特點(diǎn)的新型本構(gòu)關(guān)系來(lái)研究韋蘭膠水溶液的流變學(xué)特征。具體內(nèi)容如下:1)研究了非穩(wěn)態(tài)拉伸平板上上隨體Oldroyd-B流體薄膜的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)特征。將熱松弛時(shí)間與傳質(zhì)松弛時(shí)間引入到傳統(tǒng)的傅里葉定律與菲克定律中,基于非穩(wěn)態(tài)的Cattaneo-Christov雙擴(kuò)散模型和上隨體Oldroyd-B流體的本構(gòu)方程,建立了含松弛時(shí)間和延遲時(shí)間的粘性耗散項(xiàng)和具有松弛特性的化學(xué)反應(yīng)項(xiàng),構(gòu)建了上隨體Oldroyd-B流體薄膜的流動(dòng)傳熱傳質(zhì)控制方程。利用雙參數(shù)變形展開(kāi)方法(DPTEM)求得邊界層問(wèn)題的解析解。得出結(jié)論:當(dāng)延遲時(shí)間小于松弛時(shí)間時(shí),隨不穩(wěn)定參數(shù)的增大,薄膜厚度減小;當(dāng)延遲時(shí)間大于松弛時(shí)間時(shí),隨不穩(wěn)定參數(shù)的增大,薄膜厚度增大。當(dāng)延遲時(shí)間小于松弛時(shí)間時(shí),隨延遲時(shí)間的增大,流體溫度上升;當(dāng)延遲時(shí)間大于松弛時(shí)間時(shí),隨延遲時(shí)間的增大,流體溫度下降。進(jìn)一步,當(dāng)松弛時(shí)間與延遲時(shí)間具有相反的大小關(guān)系時(shí),不穩(wěn)定參數(shù)對(duì)流體濃度也具有相反的影響。2)研究了非穩(wěn)態(tài)拉伸平板上的冪律納米流體薄膜的流動(dòng)與傳熱規(guī)律�；趦缏伤俣忍荻扰c冪律溫度梯度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的綜合影響,提出了修正的傅里葉導(dǎo)熱定律,進(jìn)一步,修正了對(duì)流換熱邊界條件�；诟呔畚锪黧w的壁面滑移特點(diǎn),提出了冪律速度滑移邊界條件。研究變壓強(qiáng)梯度與變熱源對(duì)薄膜流動(dòng)傳熱的影響。結(jié)合微分變換方法和牛頓迭代法(DTM-NIM)求得相似常微分控制方程的的解析解。結(jié)論:相鄰兩條速度曲線交于一點(diǎn),交點(diǎn)隨滑移參數(shù)的增大而從遠(yuǎn)處向拉伸板靠近。壓強(qiáng)對(duì)膜厚的影響比對(duì)速度的影響更加明顯。對(duì)于修正的傅里葉導(dǎo)熱定律而言,溫度梯度對(duì)傳熱的影響比速度梯度更加明顯。3)研究了同時(shí)具有冪律流體特點(diǎn)及粘彈性特征的韋蘭膠水溶液的本構(gòu)關(guān)系�；诹髯儍x測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),構(gòu)建了新型本構(gòu)關(guān)系:Maxwell-冪律模型來(lái)研究韋蘭膠水溶液的流變學(xué)特點(diǎn)。本文構(gòu)建的理論模型和建立的解析研究方法,為非牛頓流體薄膜流動(dòng)、傳熱與傳質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)。同時(shí),通過(guò)與文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明了文中所采用計(jì)算方法的有效性,同時(shí)也為其他工程領(lǐng)域中的常微分方程問(wèn)題求解提供參考。
【圖文】：

第 3 章 具有松弛延遲特征的粘性耗散與松弛特征的化學(xué)反應(yīng)對(duì) Oldroyd-B 流體薄膜傳熱傳質(zhì)的影響引言近年來(lái)，經(jīng)流延法制得的高聚物薄膜的流動(dòng)傳熱與傳質(zhì)問(wèn)題受到了廣泛的關(guān)注的表體比（表面積與體積的比值）大，剪切作用強(qiáng)，導(dǎo)致粘性耗散生成的熱量粘性耗散是影響高聚物流延膜溫度分布的重要因素；討論化學(xué)反應(yīng)對(duì)傳質(zhì)的影于研發(fā)多品種薄膜。本章節(jié)將粘性耗散同 Oldroyd-B 流體的本構(gòu)方程相結(jié)合，提出了具有松弛，延粘性耗散模型。同時(shí)首次在薄膜的非穩(wěn)態(tài)熱質(zhì)傳遞過(guò)程中應(yīng)用了 Cattaneo-Ch散模型，進(jìn)一步討論了具有松弛特性的化學(xué)反應(yīng)對(duì)傳質(zhì)的影響。本章節(jié)就以上了討論。非穩(wěn)態(tài)拉伸板上上隨體 Oldroyd-B 流體流動(dòng)傳熱傳質(zhì)模型的建立考慮拉伸平板上上隨體不可壓縮 Oldroyd-B 流體薄膜的非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)問(wèn)題。假定以笛卡爾坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn)，物理模型如圖 3-1 所示：

從而證明了本文所使用計(jì)算方法的有效性。表 3-2 當(dāng) S 取不同值時(shí)，γ 值的比較。Table 3-2 Variations of γ for different values of S.Sβ1=0.1, β2=0.2 β1=0.2, β2=0.1γ γ1.3 0.15732 0.421491.4 0.21723 0.383291.5 0.25559 0.316851.6 0.25887 0.23084表 3-2 顯示了不穩(wěn)定參數(shù) S 對(duì)薄膜厚度的影響�？梢钥闯�，當(dāng) β1<β2時(shí)，隨著參數(shù)S 的增大，薄膜厚度增大；但是當(dāng) β1>β2時(shí)，隨參數(shù) S 增大，，薄膜厚度減小。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O373;TK124

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本文編號(hào)：2629840