非牛顿流体

摘要： 凝胶推进剂的流变特性,是限制凝胶推进剂的加注、雾化、混合和燃烧效率的关键因素之一。综述了以含能粉末、高分子胶凝剂、无机SiO2颗粒以及新型小分子胶凝剂(LMWG)为胶凝剂对液体推进剂中燃料、氧化剂和添加剂组分的凝胶化进展。采用含能粉末能够制备凝胶推进剂,有利于获得可触变性能、点火和燃烧效率,但是粉末材料使用量较大,容易沉降,长期储存稳定性较差。聚合物类胶凝剂由于分子结构稳定,可制备稳定性高的凝胶推进剂,且自身可燃,但是黏度较大,不利于加注、点火和燃烧效率,与金属类胶凝剂联合使用流变特性能可有所改善;SiO2具有优异的凝胶能力,对于各类组分具有广泛适应能力,但是触变性和燃烧特性表现均不理想。新型LMWG以非共价键作用力驱动自组装构建凝胶网络,有利于以较低的添加量实现推进剂凝胶化提高弹性模量;网络的物理特性有利于降低推进剂的屈服点并加强触变特性;较小的分子结构有利于降低液化后推进剂黏度,有利于加注和雾化;此外LMWG多含能可燃,对推进剂的热值损耗较小。因此,LMWG可对推进剂进行精细的流变特性调控,但是由于物理结构较弱,针对小分子凝胶推进剂的稳定性研究还需要进一步加强。基于优异的可触变特性、液化后黏度小、添加量少等优势,LMWG基凝胶在推进剂凝胶化的应用中具有非常好的发展前景。

摘要： 丙烯酸弹性体VHB 4910作为一种重要的介电弹性体,在软体机器人、致动器、俘能器和智能隔振器等领域有很好的应用前景.但材料的非线性黏弹性对其力学行为有显著影响.近来分数阶模型在复杂材料的建模中取得了成功.本文基于分数阶有限变形Kelvin-Voigt流变学模型建立弹性体的三维张量本构,并进一步推导单向拉伸情况下的本构关系.随后对VHB 4910完成一系列不同拉伸速率下的单向拉伸实验.基于本构方程的可加性,首先分别利用Neo-Hookean, Mooney-Rivlin和Gent模型完成超弹性弹簧单元的参数识别,随后完成可变阶数和固定阶数的分数阶模型的参数识别,以探究弹性体材料分数阶本构关系的率相关性.结果发现:Mooney-Rivlin模型弹簧模型的拟合精度最高;两种拟合方式的分数阶模型均可以很好地模拟黏弹性弹性体的率相关黏弹性行为;固定分数阶的阶数对模型拟合结果影响不大;分数阶元件的黏性系数与伸长速率呈明显的非线性关系,表明其具有非牛顿流体特性,在此基础上,发展一种修正的幂律定律来定量描述这种非线性关系,该模型较Cross流体模型有更高的拟合精度.

摘要： 为研究固相颗粒粒径大小对冰浆类固液两相流流变特性的影响,本文选用三种平均粒径分别为0.31、0.43和0.51 mm的聚乙烯颗粒(密度约为0.922 g/cm^(3))作为固相,改变混合浆体的流速及固相质量分数,测量浆体在水平圆管内流动的压降值,根据剪切应力与剪切速率的关系,确定了分段拟合流变方程的方法,分析了固相颗粒粒径大小对冰浆类固液两相流流变特性的影响。实验结果表明:混合浆体的剪切应力会随着颗粒粒径、固相质量分数以及剪切速率的增大而增大,浆体表现为剪切增稠流体,其流变指数总是大于1。在颗粒粒径不变的情况下,浆体的流变系数会随着固相质量分数的增大而增大。当固相质量分数较低小于15%,流变系数会随着粒径的增大而显著增大。

摘要： 设计一款快速生产面鱼的食品挤压机,对物料在挤出端结构中的挤出过程进行分析和模拟。首先采用三维绘图软件绘制零部件和总体装配三维模型,将待仿真的三维模型导入有限元Workbench Fluent分析模块中,随后将待仿真三维模型定义为非牛顿流体,此外设定流体域的输料口的进料速度与出料端压力,最后使用方差试验得到9组挤出端装置的较优结构组合。通过构建以上9种装置以模拟流道内速度场的物料流动情况,选取最优评价指标及挤出端装置的最优组合结构。最终确定挤出端装置为SN4型结构,分析表明使用该结构生产的面鱼生产效率较高。

摘要： 刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.

摘要： 黏弹性表面活性剂溶液悬浮颗粒流广泛存在于自然界和工业生产中,黏弹性表面活性剂溶液的非线性流变性质及应力松弛效应对其中颗粒沉降有着显著影响。采用FENE-P和Giesekus黏弹性本构模型对表面活性剂溶液中颗粒沉降特性进行研究,发现两种本构模型不仅表现出剪切稀化,而且出现拉伸硬化。颗粒在沉降初期的不稳定性主要是由溶液自身的弹性效应引起,弹性效应越强,颗粒沉降速度不稳定性越强,而剪切稀化效应会减弱颗粒沉降速度的不稳定。颗粒沉降过程中在其尾部形成一个“负尾迹”,随着剪切稀化和拉伸硬化效应增强,负尾迹区增大,弹性效应增加,负尾迹增强,负尾迹区流体内部反向速度分布导致的表面活性剂溶液中微观胶束的拉伸断裂和重构可能是引起颗粒沉降速度持续波动的原因。

摘要： 考虑二维随机非自治不可压缩非牛顿流体在具有非线性扩散项的白噪声驱动下解的渐近行为.当扩散项为Lipschitz非线性函数时,证明该方程在Bochner空间中弱拉回均方随机吸引子的存在唯一性.

摘要： 目的 研究表面吸附膜在热弹流润滑中的作用机理。方法 构建考虑表面吸附膜的非牛顿流体点接触热弹流润滑模型,分析润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响。结果 润滑剂的非牛顿性及吸附膜的计入对油膜压力和厚度的影响很小。与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数。同时,随着非牛顿流体特征剪应力的增大,油膜中层温度和吸附膜表面温度有所提高。吸附膜的存在明显提高了润滑油的温升,但降低了摩擦系数。摩擦副表面的摩擦系数随着卷吸速度的增大而逐渐降低。在相同的卷吸速度下,摩擦系数又随着吸附膜厚度的增加而降低。与热弹流润滑中沿用钢的热传导系数不同,合适的热传导系数会引起油膜压力的二次压力峰增大,润滑油的最小膜厚和摩擦系数减小及油膜温度升高。结论 润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数都会影响热弹流润滑性能。因此,在热弹流润滑体系中,考虑表面吸附膜的影响及其作用机理很有必要。

摘要： 曝光工艺中经离心涂敷后抗蚀剂胶层的均匀性对曝光线宽有很大的影响。为了得到高速旋转下抗蚀剂胶体在凹面衬底上所形成膜层厚度的均匀性,在凹面衬底上建立了非牛顿流体微元经离心旋转的流体动力学模型。根据对应的边界条件、非牛顿流体的本构方程和连续性方程,推导并得到了流体性质、曲面面形、旋转速度和时间等因素与最终厚度的关系式。使用流变仪对950 K PMMA C 2%抗蚀剂的流体性质进行标定,在凹面衬底上以旋转速度为单一变量进行离心涂胶实验,使用光谱椭圆偏振仪测量离心后随矢量半径变化的胶体厚度,并与理论推导进行对比。实验结果表明:旋转速度在2000 r/min时,理论厚度为267 nm,实验所测厚度为230 nm,偏差比率为13.86%;旋转速度在3000 r/min时,理论厚度为178 nm,实验所测厚度为172 nm,偏差比率为3.37%。考虑到涂胶后,前烘工艺会进一步减小胶层厚度,偏差在正常范围内。本文建立的数学模型具有较好的预见性,可以对胶体经旋转离心后的均匀性提供理论指导。

摘要： 在石油开采与钻探领域,脉冲发生器作为旋转导向系统井下信号传输系统的重要组成部分,提高压力脉冲幅值有助于提升旋转导向系列产品的市场竞争力。为了揭示其工作原理及提高压力脉冲幅值,基于计算流体动力学,利用用户自定义函数(UDF)、动网格技术、非牛顿流体模型,借助Fluent平台对往复节流式正脉冲发生器进行了动态数值实验。利用离散形式的动量方程将主阀体与电磁阀的被动运动转变为主动运动,选择适用于k-ε湍流模型的赫-巴非牛顿流体本构方程描述泥浆,提高了计算的收敛性与运动的可控性。基于非牛顿流体的流固耦合方法,更真实地模拟了脉冲器在井下工作过程。结果表明限流环内径越小或入口排量越大,则压力脉冲幅值与信号发生频率越大。

摘要： 在线黏度测量在各行业应用越来越广泛,测量的对象不同,流体的流变特性也不相同,在线黏度测量的方法有很多种,测量的结果会各不相同;同样的测量方法,不同的测量条件下,测量结果也会不同,本文针对各类非牛顿流体的流变特性和各种在线黏度测量方法的测量原理和实际使用情况,通过流变计算和实测,对各类非牛顿流体的在线黏度测量方法进行比较、分析,提出在线黏度实际使用过程中需要注意的问题并相应的在线黏度测量解决方案.

摘要： 针对目前国内关于介质为非牛顿流体的换热器研究相对较少的现状.本文利用数值模拟方法,采用非牛顿流体Binghan模型,研究了螺旋折流板换热器壳侧介质为质量分数62％的水煤浆时,螺旋角和搭接度对流动换热性能的影响.计算结果表明,当壳侧水煤浆入口流速为6～9m·s-1时,相同入口流速下,壳侧进出口温升和总压降均随着螺旋角的增大而下降,且总压降下降更为显著,而随着搭接度的增大壳侧进出口温升的变化不大,但总压降大大提高.以单位压降的温升为流动传热综合性能评价指标,研究表明,40°螺旋角,0％搭接度的螺旋折流板换热器的流动传热性能最好.研究结果可为选择螺旋折流板换热器的结构参数提供参考,对换热器的设计制造有着重大意义.

摘要： 对非牛顿流体的模拟一直是基于物理的流体模拟技术的研究难点.为解决SPH流体模拟中非牛顿流体粒子凝聚成团导致断层现象,提出一种针对非牛顿流体的预测-校正方法.首先使用Cross模型对流体进行统一建模;然后计算每个流体粒子受到的除了压强力以外的其他力,以此获得中间速度;最后通过求解每个流体粒子的压强系数,满足流体的不可压缩性,实现密度校正.为了提高计算速度,使用全局动态时间步长.实验结果表明,该算法实现了牛顿流体和剪切变稀型非牛顿流体的统一建模,解决了断层问题,相比于无校正算法,其能够在更大的时间步长下稳定运行.

摘要： 由于非牛顿流体的粘度随剪切速率而变化,使得其在流动时表现出十分复杂的规律,这给实际应用和研究带来困难.本文应用数值模拟方法对非牛顿流体在二维变截面管中的非稳态流动进行了研究.研究发现,对于非牛顿流体,考虑粘度随剪切速率变化时的工况与考虑粘度为固定值时的工况相比,流动更加复杂,流场也更加紊乱,管道中心区的速度明显增加;同时,在截面突然变化的区域,流体的压力和速度波动也更加剧烈,下游区域往往会形成大量的旋涡,这对流体流动的均匀性产生巨大的影响.在同一周期的不同时刻,流场中的压力和壁面剪切力也表现不同的变化物性。

摘要： 本研究模拟含悬浮长纤维的非牛顿流体之非等温三维流动过程以及分析其纤维排向特性.基于以修正Cross-WLF黏度模型来描述非牛顿流体流变特性,流场内纤维排向分布则以二阶张量表示之纤维三维排向方程组加以描述,利用有限体积法离散计算空间,使用尤拉方式耦合联立求解连续方程式、动量方程式以及能量方程式,便可同时求得流动过程中流道内的温度场、压力场、速度场以及纤维排向特性.因此计算纤维排向特性不需使用粒子追迹的方式,可同时由流场计算中直接求得.

摘要： 以幂律流体为例,基于以矩形粗糙元构成的粗糙表面,用格子Boltzmann方法研究了不同粗糙表面下非牛顿流体的流场分布、剪切应力分布及摩擦阻力系数的变化规律.结果表明:粗糙元的结构参数对粗糙元之间形成的漩涡位置和大小有影响.流体的最大剪切应力分布在粗糙元凸起端,而在粗糙元的下凹区内剪切应力较小.当粗糙元高度一定时,摩擦阻力系数随着粗糙元间距的增大而减小.当粗糙元间距不变时,摩擦阻力系数随着粗糙元高度的增加而增大.

摘要： LBM作为一种新兴的计算流体力学方法,在处理复杂边界条件、计算简单稳定、易于并行等方面有着传统数值方法无法比拟的优势.本文基于LBM法对非牛顿流体溃坝流问题进行了数值模拟,并将数值结果与试验进行了比较分析.

摘要： 为提高吸能盒低速碰撞时的缓冲吸能性能,从而提高车辆的安全性能,根据动物关节液的缓冲吸能特性,运用功能仿生学原理,以高浓度淀粉溶液为研究对象,制备类关节液剪切增稠特性的非牛顿流体,设计填充淀粉的仿生吸能盒.利用有限元模拟的方法,分析吸能盒截面形状对缓冲吸能性能的影响.最后分析了不同的破坏模式下吸能盒能量耗散和分散途径.通过落锤冲击试验对比了仿生吸能盒和普通吸能盒的缓冲吸能特性.填充剪切增稠液的仿生吸能盒具有比普通吸能盒更高的缓冲吸能性,吸能效率相对提高了19.2％,形变位移减少22.8％.吸能盒的缓冲吸能特性得到了明显的改善.

摘要： 本文制备了质量浓度为3wt％的羧甲基纤维素(CMC)水溶液作为基液,再将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入到基液中形成质量浓度为0.5wt％的纳米流体,对两种流体的流变性能测试发现两种流体均为非牛顿型流体,并且都表现出剪切变稀的流变特性.将两种流体分别在螺旋隔板椭圆管换热器中进行换热试验,结果发现加入多壁碳纳米管的非牛顿纳米流体的换热系数比基液的换热系数提高了16.8％～24.8％,其壳程压降比基液提高了10.1％～17.4％.

摘要： 由于具有无网格拉格朗日运动特征,光滑粒子动力学方法(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)在处理复杂运动界面等方面具有独特优势,已被用于解决各类流体力学甚至固体力学问题.相关研究表明,SPH的牛顿流体模型隐含着某种弹性属性,黏性效应相对弹性效应的支配强度可以通过一个无量纲准数表示.本文将SPH数值粒子理解为真实物理粒子,并建立了粒子间弹性势能的表达式.通过二维平板Couette流模拟,研究发现局部弹性势能在时空上皆具有近似的周期性演化特征,而且总弹性势能随黏弹效应比的增大而变大.

摘要： 本发明公开了牛顿及非牛顿流体间临界状态下布里渊散射的研究方法，取等量的纯净水及纯净植物油，将其置于振荡器中，使纯净水和纯净植物油充分混合，形成混合液体，且油体位于水体的上方；使激光依次打在混合分层液体中的水体的下部和中部、水体与油体的分界层以及油体的下部和中部；在检测不同深度时通过水浴加热器加热混合分层液体，计算机通过信号采集器ICCD分别采集不同深度下的不同温度的布里渊散射信号，并由计算机处理，绘制出各个温度下不同层次的布里渊散射信号数据。通过采集临界状态的布里渊散射信号，分析临界状态下布里渊散射各参量的特性，便于揭示不同类流体产生的布里渊散射特性。

摘要： 一种在辊隙处产生均匀压力的柔性压紧辊轮(10)，它包括固定内芯(12)，多个可枢转地安装在该固定内芯(12)上的靴状件(14)，形成多个环形室(18)的分隔件(16)，其中每个靴状件占据其中一个环形室，充满每个环形室的非牛顿流体(70)，多个均移动至少一个靴状件的致动器(66)，以及围绕多个室、靴状件和固定内芯的薄的可转动的壳体(24)。

摘要： 本发明提供了生产非牛顿流体的方法，从而能够实现非牛顿流体的各种应用，这在本发明之前这是不可能的，因为所述流体具有困难的加工能力，其中提供了至少一种可被交联从而形成非牛顿流体的起始物质和溶剂，该溶剂溶解了交联起始物质所用的交联剂，其中所述溶剂对所述聚合物的交联具有抑制作用。将这些组分混合并从所述混合物中除去溶剂，由此将混合物中的交联剂释放并通过交联剂的方式使所述聚合物交联。

摘要： 本发明提供一种非牛顿流体输送压力检测装置及混凝土泵车。该装置包括：壳体，其内具有内腔；活塞体，活动安装于壳体内并将壳体的内腔分隔成第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体内填充液压油；受压板，连接于活塞体，并适于设在流体输送管中，受压板与活塞体之间联动设置，且第二腔体位于第一腔体和受压板之间；压力传感器，连接于第一腔体。该装置能在流体输送过程中对流体输送管内的非牛顿流体进行实时测压，能避免压力传感器与流体直接接触，并且能够根据流体压力变化而实时调整测量状态，以获取真实准确的测量数据，还能有效提高检测灵敏度。

摘要： 一种粘度计，包括：与质量流量计串联连接的多个毛细管。所述毛细管是光滑的、直的、且不受阻碍的，并且均具有不同的已知恒定直径。差分压力变换器感测跨越每个毛细管的测量长度的差分压力，并且质量流量计感测流体质量流量和流体密度。与质量流量计和差分压力变换器连接的数据处理器使用非牛顿流体模型，基于每个毛细管的已知恒定直径和测量长度、感测到的跨越每个测量长度的差分压力、流体质量流量以及流体密度，计算流经粘度计的流体的粘度参数。

摘要： 本发明公开了牛顿及非牛顿流体间临界状态下布里渊散射的研究方法，取等量的纯净水及纯净植物油，将其置于振荡器中，使纯净水和纯净植物油充分混合，形成混合液体，且油体位于水体的上方；使激光依次打在混合分层液体中的水体的下部和中部、水体与油体的分界层以及油体的下部和中部；在检测不同深度时通过水浴加热器加热混合分层液体，计算机通过信号采集器ICCD分别采集不同深度下的不同温度的布里渊散射信号，并由计算机处理，绘制出各个温度下不同层次的布里渊散射信号数据。通过采集临界状态的布里渊散射信号，分析临界状态下布里渊散射各参量的特性，便于揭示不同类流体产生的布里渊散射特性。

摘要： 一种在辊隙处产生均匀压力的柔性压紧辊轮(10)，它包括固定内芯(12)，多个可枢转地安装在该固定内芯(12)上的靴状件(14)，形成多个环形室(18)的分隔件(16)，其中每个靴状件占据其中一个环形室，充满每个环形室的非牛顿流体(70)，多个均移动至少一个靴状件的致动器(66)，以及围绕多个室、靴状件和固定内芯的薄的可转动的壳体(24)。

摘要： 一种用于牛顿流体和非牛顿流体的粘度计，包括：与质量流量计串联连接的多个毛细管。所述毛细管是光滑的、直的、且不受阻碍的，并且均具有不同的已知恒定直径。差分压力变换器感测跨越每个毛细管的测量长度的差分压力，并且质量流量计感测流体质量流量和流体密度。与质量流量计和差分压力变换器连接的数据处理器使用非牛顿流体模型，基于每个毛细管的已知恒定直径和测量长度、感测到的跨越每个测量长度的差分压力、流体质量流量以及流体密度，计算流经粘度计的流体的粘度参数。

摘要： 本实用新型公开了一种牛顿流体和非牛顿流体流动特性差异的演示仪器，其特征在于，包括并排设置的牛顿流体演示装置和非牛顿流体演示装置，牛顿流体演示装置包括上部水箱、演示水平管、示踪液存放管、若干个“L”形钢针管、下部水箱及水泵，上部水箱内设置稳定水流板、溢流板，演示水平管上安置若干“L”形钢针管，在演示水平管的末端设置阀门；非牛顿流体演示装置与牛顿流体演示装置相同。加深了学生对非牛顿流体和牛顿流体运动差异的认识，使学生对非牛顿流体的认识从感性上升到理性。学生通过观看和动手操作，可加强高校的教学实践环节，使学生对非牛顿流体的认识提高。

摘要： 本实用新型公开了一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，属于桥梁工程领域，解决了如何提高桥梁的抗震性能及保证震后可修复的问题。本实用新型包括上滑板、下滑板和限位箱，在桥墩上设有安装槽，下滑板连接在安装槽底部，上滑板位于安装槽内腔，上滑板与桥梁的梁体相连，上滑板和下滑板相对设置且可相对滑动，上滑板两端与安装槽侧壁之间设有限位箱，限位箱内设有非牛顿流体。本实用新型利用非牛顿流体，在桥梁正常使用状态下可适应梁体在温度和汽车制动力作用下产生的水平位移；地震时限位箱受到上滑板施加的速度快而作用时间短的水平力，非牛顿流体表现出“硬”的特性，限制了上滑板的往复运动，实现了梁体和桥墩固定，二者共同承担地震荷载。