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本论文阐述了纤维悬浮流的应用意义、研究历史与研究现状,对低雷诺数下广泛应用的细长体理论的基本原理及其应用进行了详细介绍。
将两根纤维数值模拟的模型,扩展到多根。以细长理论为基础,结合分子动力学中与碰撞相关的知识,建立了处理多根纤维碰撞的理论模型。并根据stokes流的特性,同时效仿Sundararajakumar和Koch的模型,对理论模型进行了简化。并用简化模型对二维简单剪切流作用下的浓纤维悬浮流进行了数值模拟。分析了悬浮流在剪切作用下,微观结构的变化,并从微观结构计算得到了其宏观特性。最后讨论了纤维的浓度和长径比等因素对悬浮流微观和宏观性质的影响。
在数值模拟中同时考虑纤维间的水动力相互作用(远、近程)和纤维间的直接机械接触作用。并且在处理纤维间的碰撞时,引入了分子动力学模拟中的Event-driven、Neighbor List以及CellMethod等思想,提出了适用于大量刚性圆柱型粒子(纤维)碰撞的模型,提高了计算的效率。