在介電泳顆粒操控過程中,大數(shù)量的密集顆粒由于距離過近,受到電場極化后會發(fā)生介電泳相互作用,形成鏈式結(jié)構或者聚集成團,這種相互作用會影響到顆粒分離效果。另一方面,顆粒介電泳相互作用以及成鏈特性可以應用于顆粒裝配技術,在微制造、環(huán)境健康、新材料等領域有很多新的應用前景。如何準確高效地分析計算密集顆粒在電場中的介電泳相互作用是當前一個熱門的研究課題。麥克斯應力張量法(MST)是理論上最嚴格的顆粒介電力算法,但是計算量巨大,且數(shù)值誤差和不確定性難以控制,目前只能用于計算二維電場中少數(shù)幾個顆粒的相互作用。迭代偶極矩法(IDM)是當前模擬大數(shù)量密集顆粒介電泳相互作用的最新算法,無需復雜的數(shù)值計算,應用簡單且具有較高的精度。本文利用MST法和IDM法,對二維和三維電場中,密集顆粒群的介電泳相互作用的本質(zhì)特征進行了計算模擬,重點研究了交變電場頻率對顆粒介電泳相互作用,以及顆粒成鏈成團特征的影響。論文完成如下工作:論文研究了二維均勻直流(DC)電場中顆粒的介電泳相互作用。采用有限元模型和任意拉格朗日-歐拉法(ALE)算法對電場-流場-顆粒運動進行了全耦合動態(tài)計算模擬,論文對同類顆粒,異類顆粒,以及不同尺...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１介電泳原理圖：顆粒在非均勻電場中極化為偶極子并產(chǎn)生凈力的作用，根據(jù)顆粒與電解質(zhì)??溶液極化率的不同分為：（ａ）正介電巧和（ｂ）負介電泳

華中科技大學博壬學位論文??產(chǎn)生定向移動（正電荷與負電荷移動方向相反），并聚集在顆粒兩端與溶液的內(nèi)外交界??面處，如圖１－１所示。根據(jù)顆粒與溶液的極化率（外電場作用下在交界面處累積電荷的??能力）的不同，交界面內(nèi)外的電荷數(shù)量會產(chǎn)生差異。當顆粒的極化率大于溶液時，更多??的電荷聚集....

圖１－２等效偶極矩法模型：將顆粒用一個能產(chǎn)生相同電勢分布的電偶極矩代替

人們提出了另一種方法，叫做等效偶極矩法。對于各向同性均勻的中??性介電顆粒，該方法利用一個可從產(chǎn)生相同電勢分布的點偶極矩來代替顆粒內(nèi)部極化??的電荷，如圖１－２所示。偶極矩由兩個大小相等，符號相反并拉開一定距離的點電荷??組成。偶極矩產(chǎn)生的電場可Ｗ近似替代受到外部電場極化后的顆粒....

圖１－３三科Ｉ不同顆粒的Ｃ－Ｍ因子的實部Ｒｅ（Ａ〇隨電場頻率的變化

粒表現(xiàn)為正介電泳；當Ｒｅ（巧＜０，顆粒表現(xiàn)為負介電泳。當Ｒｅ（Ａ：）＝０，顆粒介電泳力為??零，此時的電場頻率也叫做交叉頻率。Ｈ種不同介電參數(shù)的顆粒的Ｒｅ（巧隨電場頻率??的變化如圖１－３所示，其中￡。＝８．８５４＾１〇－叫／１１１為真空介電常數(shù)。從圖中可＾看出，通??過調(diào)節(jié)電場....

圖１＂４單層責顆粒簡化為均質(zhì)顆粒示意圖

本文編號：3976348