粘彈性流體是一種典型的非牛頓流體,相較于普通牛頓流體,除了粘性外,其獨特地具備彈性效應。這種彈性作用使其具有如非零正應力差、額外的彈性非線性作用等特性。其中,彈性非線性作用在微尺度流動中更加顯著并可能誘發(fā)彈性不穩(wěn)定流動。粘彈性流體多孔介質(zhì)孔隙通道內(nèi)的流動是典型的微尺度流動,這種流動廣泛地存在于自然界以及工業(yè)生產(chǎn)中,如采油工程、生物工程和化工過濾等。粘彈性流體在多孔介質(zhì)孔隙通道中可發(fā)生不穩(wěn)定流動。前人采用理論、實驗和數(shù)值模擬方法對這種流動進行過研究,但受限于實驗方法和計算模擬手段,對其不穩(wěn)定流動特性和機理的研究并不完善深入。同時,利用這種不穩(wěn)定流動,可以設計簡單的微通道實現(xiàn)流動高效混合,其在生物檢測、化工合成、量子點生產(chǎn)等方面具有很好的應用潛力。因此,本文將對粘彈性流體二維均質(zhì)多孔介質(zhì)內(nèi)流動開展數(shù)值模擬研究,基于其不穩(wěn)定流動的認識設計一種簡單的微通道芯片,實現(xiàn)混合強化,并對其流動混合開展可視化實驗和數(shù)值模擬研究,探討粘彈性流體微通道內(nèi)不穩(wěn)定流動及其混合強化機理。首先,本文基于Open Foam建立了微通道內(nèi)粘彈性流體流動及混合數(shù)值模擬方法,對二維均質(zhì)多孔介質(zhì)孔隙通道內(nèi)粘彈性流體流動進行直... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

粘彈性流體特殊性質(zhì)：(a)剪切增稠/剪切稀變[8]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文初，研究者在基于 Oldroyd-B 模型、FENE-P 及 Giesekus 等行直接數(shù)值模擬（Direct Numercial Simulation, DNS）研究，不穩(wěn)定流動，或發(fā)生彈性不穩(wěn)定流動但其流動結果與實驗 Wi 數(shù)的流動問題，計算容易發(fā)散，這是因為常用的本構方）的雙曲型方程。在數(shù)值計算中易產(chǎn)生數(shù)值不穩(wěn)定，這被稱High Weissemberg Number Problem，HWNP）。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文復雜邊界和并行計算易于實施等優(yōu)勢，研究學者更多地采用該方法對冪律流體多孔介質(zhì)內(nèi)流動及其傳熱傳質(zhì)開展工作[48-51]。這些研究基于二維多孔介質(zhì)簡化模型（如圖 1-3(b)所示），研究了不同冪指數(shù)、多孔介質(zhì)孔隙率及孔隙分布和流動 Re 數(shù)的流動特性和傳熱傳質(zhì)特性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Characteristics and generation of elastic turbulence in a three-dimensional parallel plate channel using direct numerical simulation[J]. 張紅娜,李鳳臣,李小斌,李東陽,蔡偉華,宇波.  Chinese Physics B. 2016(09)
[2]黏彈性流體純彈性不穩(wěn)定現(xiàn)象研究綜述[J]. 陽倦成,張紅娜,李小斌,蔡偉華,張彥,李鳳臣.  力學進展. 2010(05)
[3]指進現(xiàn)象模擬研究的回顧與展望[J]. 楊兆中,李小剛,蔣海,孫健.  西南石油大學學報(自然科學版). 2010(01)
[4]聚合物驅(qū)油技術在大慶油田的應用[J]. 王德民,程杰成,吳軍政,王剛.  石油學報. 2005(01)
[5]指進、剩余油形成與分布的物理模擬[J]. 朱九成,郎兆新,黃延章.  新疆石油地質(zhì). 1998(02)

博士論文
[1]粘彈性流體微尺度流動特性研究[D]. 李小斌.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[2]聚合物溶液粘彈性對提高驅(qū)油效率的作用[D]. 王立軍.大慶石油學院 2003

碩士論文
[1]粘彈性流體三維Kolmogorov流動彈性湍流直接數(shù)值模擬研究[D]. 張紅娜.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3252446