【摘 要】
:
液滴在受平行板挤压下出现的铺展行为常见于微电子元器件的粘接、人体关节间的润滑等,其中存在三相接触线运动等复杂的微尺度流动行为。针对这一问题,本文采用粗粒化的分子动力学方法,即多体耗散粒子动力学(MDPD:Many-body Dissipative Particle Dy-namics)方法来模拟具体的物理过程,研究了液滴在平行板挤压下的铺展行为,为其实际应用提供数值指导。首先,针对三相移动接触线(
论文部分内容阅读
液滴在受平行板挤压下出现的铺展行为常见于微电子元器件的粘接、人体关节间的润滑等,其中存在三相接触线运动等复杂的微尺度流动行为。针对这一问题,本文采用粗粒化的分子动力学方法,即多体耗散粒子动力学(MDPD:Many-body Dissipative Particle Dy-namics)方法来模拟具体的物理过程,研究了液滴在平行板挤压下的铺展行为,为其实际应用提供数值指导。首先,针对三相移动接触线(角)的MDPD模拟,本文提出了 一种测量三维液滴接触角(线)的YDF(Y-direction Distribution Function)算法,并验证了该算法的准确性和鲁棒性。通过改变液滴粒子和壁面粒子之间保守力来获取不同的亲疏水性壁面,得到了牛顿流体液滴静态接触角θstatic与参数Ast之间的具体对应关系,可构建的壁面静态接触角范围为40°<θstatic<140°。本文验证了牛顿流体液滴三相移动接触线模拟的准确性,MDPD模拟结果与水动力学理论吻合较好,从而证明了 MDPD方法在液滴模拟中的可行性,也为研究在平板挤压下液滴的铺展行为打下坚实的基础。其次,本文模拟并分析了在平板挤压下的牛顿流体液滴的铺展行为,其具体表现为液滴接触角与接触线的变化情况。在准静态挤压过程中,根据系统自由能的变化情况,整个挤压过程可以被分成两个阶段:下板(静止板)接触线回缩阶段和上板(挤压板)及下板的接触线对称铺展阶段,并针对这两个阶段的挤压铺展行为进行了理论分析,同时研究了上板挤压速度对铺展行为的影响。另外,本文研究了上板的亲疏水性质对牛顿流体液滴铺展行为的影响规律,找到了各工况下的下平板接触线不存在收缩现象的临界挤压速度,较为清晰地描述了平板挤压牛顿流体液滴的整个过程。最后,通过设计两种不同类型的MDPD粒子并改变粒子间的保守力受力情况构建了一种会自发地形成有规律拓扑结构的屈服应力流体模型。其屈服应力特性及粘度变化与Herschel-Bulkley流体模型具有较好的吻合度。本文根据泊肃叶流动的速度剖面图可以将流场分成类“固体”属性区域和类“流体”属性区域两大部分,证明了当地的应力值与流体模型屈服应力的大小关系决定了流域的属性和划分。基于此,本文利用该流体构建了一个屈服应力流体液滴,进一步研究了在平行板挤压下该液滴的铺展行为,得到了在相同湿润性壁面的条件下,屈服应力流体液滴的下板接触线最大收缩程度小于牛顿流体液滴的下板接触线最大收缩程度的结论。
其他文献
保险行业是指将通过契约形式集中起来的资金,用以补偿被保险人的经济利益业务的行业。保险市场是买卖保险即双方签订保险合同的场所。它可以是集中的有形市场,也可以是分散的无形市场。按照保险标的的不同,保险可分为财产保险和人身保险两大类。这项研究的主要目的是了解保险的含义,考虑保险在中国和哈萨克斯坦的原则和类型,并比较中国和哈萨克斯坦的保险行业。首先,在研究过程中考虑了保险、保险市场和保险业的概念。它是关于
输电线覆冰严重威胁到电网的安全运行,严重的覆冰可能引起导线舞动、绝缘子闪冰、断线、倒塔等事故,造成整个输电网络瘫痪,给整个国民经济带来不可估量的损失。对输电线的覆冰情况进行预测能提前发出预警,有效指导除冰工作,避免灾害事故的发生。输电线覆冰系统为非线性系统,表现出了一定混沌行为,根据覆冰监测系统得到的导线温度与微气象因素监测值与等效覆冰厚度计算值,分析覆冰厚度与覆冰主要影响因素的混沌特性,计算了表
过去的几个世纪以来,化石燃料的不断燃烧导致了全球变暖,能源短缺等问题,大幅度提高能源利用效率成为重中之重,因此不断发展廉价高效的催化剂迫在眉睫。二氧化硅材料由于其独特的性质一直被广泛应用在各类催化剂之中。但是二氧化硅材料仍然存在一些问题,例如传统的介孔二氧化硅制备方法浪费能源且污染环境,负载型催化剂稳定性差强人意,核壳结构催化剂传质较差等。因此本文针对以上问题通过一系列研究得到以下结论:(1)本文
高分子材料作为人类历史上最为伟大的发明之一,自上世纪20年代以来,在人类社会生产生活的各个方面,发挥着举足轻重的作用;高分子科学也成为有机化学最重要的分支之一。近年来,随着自然资源的日益枯竭以及传统功能性材料如金属、无机非金属材料本身的局限性(密度高、资源有限、易腐蚀等),高分子材料在未来功能材料中的占比将越来越大。因此,新型多功能高分子材料的设计、合成以及制备已经成为高分子科学领域最受关注的研究
近年来基于有机无机金属卤化物钙钛矿的太阳能电池由于其优异的光电学性质,在光伏领域受到了广泛的关注。相对于以无机硅为主体的太阳能电池而言,低廉的生产成本和简单的制作工艺使其更胜一筹;相对于低效率的有机太阳能而言,钙钛矿太阳能电池目前最高的光电转换效率高达22.1%。然而钙钛矿材料在许多环境下容易发生分解。具体来说,光照、高温、偏压、水氧以及高能量的辐射都会使钙钛矿发生退解。目前报道的钙钛矿电池最长寿
随着我国工农业大规模发展和城市人口的快速增长,工业废水、农业废水和生活污水大量增加。尽管工农业废水和生活污水处理率达到90%左右,经污水处理厂处理排放的尾水污染物浓度已达到相关排放标准,但巨大的尾水排放量(包含的污染物总量)仍对河湖等地表水造成严重污染,引起水质恶化,严重破坏环境,威胁人类健康。由于微生物具有在低营养条件下能形成生物膜的特性,因此生物膜法成为处理微污染水的主要技术之一。生物膜法水处
有机高价碘化合物由于其反应温和、活性高以及便于制备及保存等特性近年来成为有机化学研究者们关注的重点。作为方法学研究中能够提供各种官能团的试剂,二芳基高价碘鎓盐在杂环化合物的合成中有着优秀的表现。二芳基碘鎓盐在金属催化剂的存在下能够形成芳基正离子与各种亲核底物发生反应。近年来报道的一些工作表明,二芳基高价碘的亲电芳基化过程不仅能够实现底物的芳基化还能进一步的发生环化反应从而形成新的环化产物。由于二芳
氮氧化物(NO_x,主要是NO和NO_2)是大气污染的主要来源之一,对于人体呼吸系统有强烈的刺激作用;同时也对自然环境造成了很大的危害,比如酸雨、光化学污染等。氨法选择性催化还原技术(NH_3-SCR)是应用最广泛的商业脱硝技术,其中低温NH_3-SCR脱硝技术适用于尾部烟气脱硝,要求在低温下实现高的NO_x转化率和高N_2选择性。前期研究结果表明,NH_4NO_3是铈基催化剂表面重要的反应中间物
在过去数十年,细菌感染严重威胁到了人类的生命健康,尤其是耐药菌的出现使得这一问题愈演愈烈。基于光学指导治疗的理念,发展可以在细菌感染初期实现快速检测及治疗的荧光探针,有望降低细菌感染带来的危害。另一方面,纳米科学技术的迅速发展为生物医学提供了新的诊断和治疗途径,各种基于纳米材料的多功能探针已经广泛应用于生物医学领域。近年来,科研工作者发展了具有优异光学性能和良好生物相容性的荧光硅纳米颗粒(Sili
近年来,机器学习是人工智能方向的主要研究要点。随着机器学习的被高度重视,计算机视觉相关的研究也在迅速推进之中。在深度神经网络被提出之后,包含卷积的网络已被证明在图像的识别、分割以及物体定位上是非常有效的方法。无论是在交通、医疗、航空、刑侦以及日常生活中,计算机视觉领域都有着非常重要的地位。因此,利用深度神经网络算法实现有效的计算机视觉模型具有很高的应用价值。传统的图像分割方法通常需要经过大量繁杂的