电流变液抗压效应的实验研究

为研究电流变液在准静态下的挤压力学性能,建立了用于测试电流变液在平行平板电极间经受沿电场方向挤压时所产生抗力的实验装置。利用此装置对自制的基于沸石和硅油的电流变液在不同外加电场强度下的抗压强度进行了研究,并与圆盘剪切条件下该电流变液的动态剪切屈服应力进行了比较。结果表明:在外加电场作用下电流变液的抗压强度远大于相同电场强度条件下的剪切屈服应力,可以利用电流变液的抗压效应设计新型的电流变器件。     

电流变液的流变性试验和建模

利用旋转粘度计装置,研究电流变液的流变特性.通过试验,分析电场强度、剪切速率和分散相粒子的百分比等对电流变液剪切应力的影响.利用实验数据,建立描述电流变液流变特性的Bingham模型、广义Bingham和非线性模型,并讨论它们的误差.     

电流变液体挤压流的研究

从理论上分析了挤压流动形式,得出在电压一定的条件下,随着挤压过程的进行,流动区域间隙的改变,使得电场强度产生变化,从而使电流变液体的动态屈服应力、表观粘度和平均法向应力得到大大增强.其中动态屈服应力与其间隙的α次方成反比,表观粘度与其间隙的平方成反比;平均法向应力与其间隙的5次方成反比.使电流变液获得比库埃特(Couette)流和泊肃叶(Poiseuille)流更高的电致屈服应力和平均法向应力(承压力)以满足工程实际需要.     

电流变流体的本构模型

电流变流体是由一种基液，加入非导电介质微粒和高分子表面活性剂混合而成的液体，因其独特的电流效应成为材料科学领域的研究热点。在外加电场作用下，电流变流体的力学性质可迅速发生变化甚至相变固化，流体的力学性能依赖于外加电场的强度、介质微粒的体积百分比浓度以及介质微粒的大小。文章基于一个类似Maxwell模型的简单机械系统，采用非连续介质力学的内蕴时本构理论，在仅考虑电场强度对电流变流体力学性能的影响下，发展了一种描述电流变流体的本构模型，预言了电流变流体的力学行为随电场强度的变化，描述了材料在不同电场强度下应力随应变的变化规律。     

BaTiO3电流变液微波衰减可调控特征

分别考虑微波传播方向与电流变液颗粒链方向相垂直与平行的情况,对BaTiO 3电流变液的微波衰减行为进行了研究.实验发现在垂直的情形,当流体浓度较低时,微波衰减随电场强度增加而加大,并且随浓度增加电场调节微波衰减的幅度增加.超过一定浓度后,衰减由增加改变为减小,同时衰减的电场调节幅度较大.存在一个饱和电场强度,低于此值时,衰减变化显著;超过此值后,衰减变化趋于平稳.在平行的情形,发现衰减随电场强度单调增加.另外,微波衰减随电场强度的变化具有弛豫效应.初步认为微波衰减调控特征与外电场作用下电流变液结构转变和BaTiO 3 自身极化状态改变有关.     

电流变弹性体夹层结构梁动力学特性分析

将电流变弹性体材料等效为粘弹性阻尼材料,运用夹层梁理论和广义Hamilton原理,建立了电流变弹性体夹层结构梁的动力学模型,并对其动力学特性进行仿真分析.仿真结果表明,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层结构梁的刚度和模态损耗因子得到提高,系统的振动也会减小;增加电流变弹性体夹层的厚度,能降低系统的固有频率,但同时...     

直流电场中可控阻尼振动规律

基于电流变液的粘度随电场强度变化的原理，利用摄动方法，在直流电场中用电流变液实现可控阻尼振动并研究了其运动规律，得到了振动物理量与直流电场强度的关系.     

压缩速度对电流变液抗压强度影响的实验研究

在挤压型电流变器件应用中,压缩速度是一个重要设计参数。如果不清楚压缩速度对抗压强度的影响,会造成应用中设计和控制的失准。该文实验表明,在相同外加电压下,随压缩速度升高,电流变液的压缩强度有较大降低,与剪切速率对电流变液的剪切强度的影响类似。在压缩过程中同步测试得到的电流密度曲线与压缩应力曲线的变化趋势基本一致。电流密度的测试结果表明随压缩速度的增加,链结构被压溃更严重,同时由于电场力与粘性力的比值降低,不利于被破坏的链结构的恢复,颗粒间局部平均电场强度降低,从而导致抗压强度降低。     

电流变液中可控阻尼振动研究

基于电流变液的粘度随电场强度变化的原理,利用摄动方法研究了在电流变液中可控阻尼振动的运动规律,导出了运动方程,得到了振动系统的频移和相移,系统振动的角频率随场强的增加而降低,且振动的振幅随电场强度的平方成指数减小,对同样大小的稳恒电场和交变电场,在交变电场中的振动衰减较快,当时间为１/Ｅ２ε时振动终止.     

电流变减振器阻尼力计算及影响因素分析

电流变减振器的工作模式主要有流动模式、剪切模式和复合模式等三种。针对流动模式的充气式电流变减振器，推导出其在压缩和复原过程中阻尼力的计算公式。压缩和复原阻尼力主要由三部分构成，即电流变液基础粘度引起的本底阻尼力，电场强度函数的电致阻尼力和气室气体引起的压力。电流变减振器的特点就在于可以通过调节电场强度来控制电致阻尼力，达到调节复原和压缩阻尼力的目的。并对影响阻尼力大小的结构因素进行了讨论分析。     

磁流变液无级变速器的原理

利用广义双粘度模型,论述了磁流变液的本构特性和由外磁场控制磁流变液无级变速器传递转矩和输出转速的原理,以MRF－336AG磁流变液为例,研究了外磁场与屈服应力、转矩、输出角速度的相互,结果表明,利用控制外磁场可以达到控制磁流变液变速器传递转矩和输出转速之目的。     

传动装置中磁流变液瞬态流动特性的数值计算

为了了解在突加磁场情况下磁流变液在传动装置中的瞬态流动特性,基于Bingham模型和纳维-斯托克斯方程,利用有限差分法对传动装置中磁流变液的瞬态流动特性进行了数值计算.结果表明：工作间隙产生磁场后,磁流变液剪应变率和角速度分布变化明显,临界屈服面在主动转子的内表面形成,随后其半径逐渐减小,达到稳态后保持不变;当传动装置的流变响应时间随外加磁场增大而缩短时,滑差转速越大滞后时间越长;在工作间隙产生磁场时,主动转子传递转矩逐渐减小,从动转子传递转矩逐渐增大,最终两者趋于一致.该结果为磁流变传动装置的设计和性能评估提供了理论依据.     

考虑分布结构的土体本构模型

为反映土体分布结构对其变形特性的影响,提出土体分布结构概念,对修正剑桥模型进行了扩展;认为塑性变形的内变量不是单一、固定值,而是在一定区间上遵循统计分布密度函数分布;从而将修正剑桥模型单一尺寸的单个屈服面扩展至尺寸连续的无穷连续屈服面,并建立了一个能描述土体逐渐屈服的本构模型。模型参数有4个,其中3个参数与修正剑桥模型的参数相同,新增了一个参数反映土体分布结构特征。初步验证表明模型能够反映土体逐渐屈服的变形特征。     

圆柱表面电渗驱动液体薄膜流动特性

以Debye-H¨uckel假设近似下线性化的Possion-Boltzmann方程和黏性不可压缩流体运动的Navier-Stokes方程为基础, 采用漏电介质模型, 分别研究了直流(direct current, DC)稳恒电场和交流(alternating current, AC)周期电场驱动下柱体表面电渗驱动液体薄膜问题, 得到了流场的电位势、速度分布的精确解. 结果表明, 定常解的流速与电位势仅相差一个常数, 而自由面上流速只与自由面电位势和圆柱固壁电位势的比值α有关. 周期电场下的流速振幅、流场中与固壁双电层中的流速相位差, 均与雷诺数有密切的关系: 当雷诺数较小时, 周期电场下流速振幅与定常解相近; 随着雷诺数的增大, 固壁附近流速振幅减小, 相位差增大. 当α较小时, 自由面上流速振幅随着雷诺数的增大而减小; 当α较大时, 流速振幅随着雷诺数的增大而增大.     

反应器生态系统两相流变流体动力学数学模型

提出并讨论了反应器生态系统的气液两相流变流体动力学数学模型（考虑了所有非时变液体———牛顿液体、拟塑性液体、胀塑性液体、Ｂｉｎｇｈａｍ液体、屈服拟塑性液体、屈服胀塑性液体———的流变本构方程）。该模型对于分析反应器生态系统中的流动、传热、传质及由此对细胞代谢产生的影响,对研究反应器生态系统中的流变流体动力学、生化反应动力学、细胞生长动力学以及这三种动力学行为之间的循环相互作用,对建立完善的反应器生态系统动力学理论均有重要意义。     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

考虑地表边界效应的静压沉桩挤土位移解析

在沉桩挤土位移求解过程中同时考虑了土体弹塑性本构关系以及地表边界效应的影响.假定桩周土体屈服后服从修正剑桥模型,基于圆孔扩张理论推导了桩体无限长时挤土位移的初始解.在此基础上,引入修正函数来考虑地表边界和沉桩深度对挤土位移的影响;经与文献实测结果比较,验证了修正后沉桩挤土位移解析方法的合理性和可靠性.参数分析表明,沉桩挤土位移随桩径的增加呈非线性增长,随预钻孔孔径的增大呈非线性减小;当超固结比增大时,挤土位移也随之增大,分析认为是由于重超固结土颗粒排列紧密,受到的挤压作用明显所致.     

黏弹性流体驱替微孔道中残余油滴的水动力学机制

选取上随体Maxwell本构方程建立黏弹性流体在微孔道中的流动方程,运用控制体积法和交替方向隐式(ADI)方法得到流场的数值解,计算流动的速度场和应力场,分析不同弹性驱替液作用在残余油滴上的驱替力,以及不同弹性驱替液驱替时残余油滴的变形,从水动力学角度探索聚合物溶液所具有的弹性驱替残余油滴的水动力学机制.结果表明:与无...     

理想电流变阀的流体动力学响应

根据Ｂｉｎｇｈａｍ流体塑性本构方程提出一种计算方法,分析了理想电流变阀中的非定常Ｐｏｉｓｅｕｉｌｅ流动的动力学过程．结果表明,理想电流变阀的响应时间不仅取决于流体的动力学粘性系数、阀间距和压力梯度,而且也与电流变液的屈服应力有关．用ＣＮ有限差分格式及近似Ｂｉｎｇｈａｍ模型的双粘性系数参数模型数值模拟了在相同情形下的动力学响应过程,两者符合得很好．