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孔隙率对多孔介质模型内水-气两相驱替规律的影响 被引量:2
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作者 肖霞 胡世丽 +2 位作者 王观石 王国涛 安厚睿 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1757-1767,共11页
多孔介质的孔隙率是影响水气两相驱替模式和注液饱和度的重要因素,饱和度是决定离子型稀土矿浸出率的关键指标。开展四种孔隙率的多孔介质中水气两相驱替微流体模型试验,确定了水气两相驱替模式,分析了气体团簇的形成机理及其分布特征,... 多孔介质的孔隙率是影响水气两相驱替模式和注液饱和度的重要因素,饱和度是决定离子型稀土矿浸出率的关键指标。开展四种孔隙率的多孔介质中水气两相驱替微流体模型试验,确定了水气两相驱替模式,分析了气体团簇的形成机理及其分布特征,研究了孔隙率对模型内注液饱和度的影响。结果表明:水气两相驱替为毛细管指进模式,孔隙率高的多孔介质中指进现象更显著;随着毛细管数的增大,渗流模式逐渐趋于稳定。毛细管指进过程容易在多孔介质孔隙中形成气体团簇,低孔隙率模型中的气体团簇小而多;高孔隙率模型内的气体团簇大而少。模型内的注液饱和度随着孔隙率的增大而减小,随着注液强度的增大而增大。 展开更多
关键词 水气两相流 多孔介质 孔隙率 毛细管指进 饱和度
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溶质梯度诱导悬浮液滴自驱动的数值模拟研究
2
作者 李祥伟 郝浩浩 谭唤书 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1223-1232,共10页
悬浮液滴在溶质浓度梯度下会发生自发的移动.其原因是液滴界面处的非均匀分布溶质会使得流体界面上出现界面张力梯度,诱发界面流动.该过程涉及自驱动液滴的界面移动、界面附近流场与溶质浓度场的演化,以及多物理场的耦合效应.认识和理... 悬浮液滴在溶质浓度梯度下会发生自发的移动.其原因是液滴界面处的非均匀分布溶质会使得流体界面上出现界面张力梯度,诱发界面流动.该过程涉及自驱动液滴的界面移动、界面附近流场与溶质浓度场的演化,以及多物理场的耦合效应.认识和理解这一复杂动力学过程具有一定的基础科学意义.文章通过联合守恒型Allen-Cahn方程、不可压Navier-Stokes方程和溶质的对流扩散方程,构建了一套能够描述溶质梯度诱导液滴自驱动现象的多相-多组分流体数值模型.通过算例对照和理论对比(静置液滴的拉普拉斯压差、浮力驱动的气泡上升和溶质浓度驱动液滴的迁移)验证了数值模型的准确性.模拟并研究了不同Marangoni数下溶质Marangoni效应诱导的双液滴融合或分离现象.结果表明,液滴的尺寸越大,移动速度越快,且增大Marangoni数使得自驱动液滴界面传质从扩散主导转变为对流主导,增强了液滴移动对环境溶质场的影响,进而推迟两液滴的融合发生时刻或者减小两者的分离速度.为后续解决多相-多组分流体系统中的物理问题提供了一套可靠的数值模型,为多组分微液滴操控提供了参考数据. 展开更多
关键词 多组分 自驱动液滴 Marangoni界面流动 相场模型
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超疏水材料表面液—气界面的稳定性及演化规律 被引量:28
3
作者 吕鹏宇 薛亚辉 段慧玲 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期179-225,共47页
超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液–气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素.微结构液–气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面.在压强变化、... 超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液–气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素.微结构液–气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面.在压强变化、气体扩散等多种因素作用下,液–气界面会发生失稳现象,并以不同的形态变化方式进行演化发展.该文首先总结了三类液–气界面稳定性问题.在不同的演化阶段,液–气界面具有不同的位置和形状,体现出不同的稳定性.然后,分别针对液滴系统和水下浸没系统,考虑了几种主要的影响因素,综述了目前国内外关于超疏水微结构液–气界面稳定性研究的主要进展,总结液–气界面的演化机制.最后,展望了该领域中存在的主要科学问题. 展开更多
关键词 超疏水微结构表面 液-气界面 稳定性 演化规律 浸润状态转变过程
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超临界CO_2-水两相流与CO_2毛细捕获:微观孔隙模型实验与数值模拟研究 被引量:16
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作者 胡冉 陈益峰 +1 位作者 万嘉敏 周创兵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期638-648,共11页
CO_2毛细捕获机制是CO_2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO_2毛细捕获的研究较少.采用高压流体-显微镜-微观模型实验装置,开展超临界CO_2条件(8.5 MPa,45?C)下CO_2驱替水(排水)和水驱替CO_2(吸湿)实验,采用... CO_2毛细捕获机制是CO_2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO_2毛细捕获的研究较少.采用高压流体-显微镜-微观模型实验装置,开展超临界CO_2条件(8.5 MPa,45?C)下CO_2驱替水(排水)和水驱替CO_2(吸湿)实验,采用高分辨率照相机采集CO_2水两相流运动图像,并借助光学显微镜直接观测孔隙尺度下CO_2毛细捕获特征.同时,采用计算流体动力学方法对实验过程进行三维数值模拟.数值模拟不仅反映了实验过程中两相流驱替锋面的推进过程,还刻画了孔隙尺度下被捕获的CO_2液滴/团簇三维空间形态特征.最后,基于数值模拟给出了CO_2初始饱和度与残余饱和度曲线,即毛细捕获曲线,并对比分析了3种毛细捕获曲线预测模型(即Jurauld模型、Land模型和Spiteri模型)的优劣.分析表明,Jurauld模型的描述能力稍优于Land模型,Spiteri模型的描述能力较弱.由于Land模型只需单个参数,且参数具有明确的物理意义,因此在实际工程中,建议优先采用Land模型. 展开更多
关键词 CO2地质封存 微观模型 两相流 数值模拟 毛细捕获
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原子力显微镜中等容液桥的毛细力分析 被引量:6
5
作者 魏征 陈少勇 +1 位作者 赵爽 孙岩 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第4期364-376,共13页
用表界面热力学方法和力学方法研究了原子力显微镜中等容液桥的毛细力和液桥的断裂能,对这两种方法进行了对比分析.对液桥分析中圆弧近似的适用性进行了讨论,对轻敲模式下的能量耗散进行了分析,指出液桥断裂引起的能量耗散是引起相位变... 用表界面热力学方法和力学方法研究了原子力显微镜中等容液桥的毛细力和液桥的断裂能,对这两种方法进行了对比分析.对液桥分析中圆弧近似的适用性进行了讨论,对轻敲模式下的能量耗散进行了分析,指出液桥断裂引起的能量耗散是引起相位变化的主要因素,另外还指出了接触角滞后效应对毛细力和断裂能的影响.模型分析对原子力显微镜轻敲模式下成像机理的理解以及力曲线测量分析有一定的参考价值. 展开更多
关键词 液桥 毛细力 热力学方法 原子力显微镜 能量耗散 圆弧近似 接触角滞后
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微通道周期流动电位势及电粘性效应 被引量:8
6
作者 龚磊 吴健康 +1 位作者 王蕾 晁侃 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期649-656,共8页
求解了双电层的Poisson-Boltzmann方程和流体运动的Navier-Stokes方程,得到在周期压差作用下,二维微通道的周期流动电位势,流动诱导电场和液体流动速度的解析解.量纲分析表明,流体电粘性力与以下3个参数有关:1)电粘性数,它表示定常流动... 求解了双电层的Poisson-Boltzmann方程和流体运动的Navier-Stokes方程,得到在周期压差作用下,二维微通道的周期流动电位势,流动诱导电场和液体流动速度的解析解.量纲分析表明,流体电粘性力与以下3个参数有关:1)电粘性数,它表示定常流动时,通道最大电粘性力与压力梯度的比;2)形状函数,它表示电粘性力在通道横截面的分布形态;3)耦合系数,它表示电粘性力的振幅衰减特征和相位差.分析结果表明,微通道周期流动诱导电场、流动速度与频率Reynolds数有关.在频率Reynolds数小于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数变化很慢.在频率Reynolds数大于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数的增加快速衰减.在通道宽度与双电层厚度比值较小情况下,电粘性效应对周期流动速度和流动诱导电场有重要影响. 展开更多
关键词 流动电位势 流动诱导电场 频率Reynolds数 电粘性效应
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初始扰动对于气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性发展的影响 被引量:10
7
作者 黄文斌 邹立勇 +2 位作者 刘金宏 谭多望 张光昇 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期39-41,66,共4页
利用果冻实验技术研究几种不同初始扰动的气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性发展过程。通过对不同波长和振幅的实验结果进行对比发现:波长是影响界面扰动发展的主要因素,并且在不同阶段影响的模式不同。在线性阶段,波长较短的扰动发展较... 利用果冻实验技术研究几种不同初始扰动的气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性发展过程。通过对不同波长和振幅的实验结果进行对比发现:波长是影响界面扰动发展的主要因素,并且在不同阶段影响的模式不同。在线性阶段,波长较短的扰动发展较快;在非线性阶段,则是波长较长的扰动发展较快。 展开更多
关键词 RAYLEIGH-TAYLOR不稳定性 果冻实验技术 初始扰动
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剪切率对微纳米间隙下流体边界滑移影响的试验研究 被引量:6
8
作者 王馨 张向军 +1 位作者 孟永钢 温诗铸 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第17期2081-2084,共4页
为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动特性,采用修饰的原子力显微镜针尖,针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象,对边界滑移在不同趋近速度下的特性进行了试验研究。固体壁面为Si(100)表面,试验液体为去离子水。试验结果表明,当... 为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动特性,采用修饰的原子力显微镜针尖,针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象,对边界滑移在不同趋近速度下的特性进行了试验研究。固体壁面为Si(100)表面,试验液体为去离子水。试验结果表明,当球-盘间隙大于某一临界间隙后,不发生边界滑移;名义趋近速度越小,固液界面开始发生滑移的临界间隙越小,表现出明显的速度相关性。为进一步探究滑移和运动速度相关的原因,研究了固液界面上流体剪切率的分布规律,研究结果证实,边界滑移与剪切率相关,但只有在达到某一极限剪切率时才会发生边界滑移。 展开更多
关键词 微纳米间隙 受限液体 边界滑移 剪切率
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复合超疏水表面制备及其上液滴运动特性研究 被引量:4
9
作者 张静娴 姚朝晖 +3 位作者 郝鹏飞 傅承诵 南豆 韦进全 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第3期322-330,共9页
采用光刻法制备出微米尺度的硅微方柱结构,并利用化学气相沉积的方法在其上可控地生长定向碳纳米管,由此制备出具有可控比例微纳二级结构的超疏水表面.通过扫描电子显微镜(SEM)测量和接触角、滚动角测试的方法对具有不同微纳结构比例及... 采用光刻法制备出微米尺度的硅微方柱结构,并利用化学气相沉积的方法在其上可控地生长定向碳纳米管,由此制备出具有可控比例微纳二级结构的超疏水表面.通过扫描电子显微镜(SEM)测量和接触角、滚动角测试的方法对具有不同微纳结构比例及尺寸的表面形貌和性能进行探查和测试,对制备过程中参数的选择做出了优化处理.得到了表面性质均匀、稳定的二级结构超疏水表面.通过粒子图像测速(PIV)的方法测量在结构表面滚动液滴的内部流动形态,并与一级结构表面进行对比.分析并总结了该文中表面的疏水机理及表面微纳结构比例、形态、尺寸等因素对疏水性能的影响. 展开更多
关键词 超疏水 微纳二级结构 PIV(particle IMAGE velocimetry) 流动减阻
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Bnard-Marangoni对流温度振荡转捩实验研究 被引量:3
10
作者 吴笛 张洋 +3 位作者 段俐 胡良 李永强 康琦 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1054-1060,共7页
主要通过实验观测Benard-Marangoni对流中存在的温度振荡现象,研究了温度振荡的起振临界Ma数,以及初步探讨了温度振荡随Ma数增加的转捩过程.实验结果表明不同物性参数的硅油温度振荡临界Ma数满足同一临界条件.不同的物性参数的介质表现... 主要通过实验观测Benard-Marangoni对流中存在的温度振荡现象,研究了温度振荡的起振临界Ma数,以及初步探讨了温度振荡随Ma数增加的转捩过程.实验结果表明不同物性参数的硅油温度振荡临界Ma数满足同一临界条件.不同的物性参数的介质表现出不同的温度振荡转捩过程,但同一物性参数不同厚度的介质表现相同的振荡规律.此外,还用粒子迹线法观察了流场结构及转捩过程. 展开更多
关键词 Bénard-Marangoni 对流 温度振荡 转捩过程 对流斑图
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原子力显微镜中液桥生成机理探讨 被引量:4
11
作者 魏征 赵爽 +1 位作者 陈少勇 丁文璇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第1期87-98,共12页
液桥是引起大气环境下原子力显微镜(AFM)图像失真的重要原因,同时也是大气环境下黏着力的主要成分.研究液桥对于成像机理和样品特性的理解有重要意义.提出了AFM液桥生成的物理机理,由3种不同的物理过程组成,即:挤出过程、毛细凝聚和液... 液桥是引起大气环境下原子力显微镜(AFM)图像失真的重要原因,同时也是大气环境下黏着力的主要成分.研究液桥对于成像机理和样品特性的理解有重要意义.提出了AFM液桥生成的物理机理,由3种不同的物理过程组成,即:挤出过程、毛细凝聚和液膜流动.这3种过程的特征平衡时间对认识液桥生成的动力学过程非常重要,挤出过程的平衡时间与接触方式有关,毛细凝聚的平衡时间在微秒量级,而液膜流动的平衡时间随液膜黏度不同变化较大.在此基础上分析了这3种形成机理在AFM不同的操作模式下对液桥体积、毛细力和耗散能的贡献. 展开更多
关键词 原子力显微镜 液桥 挤出过程 毛细凝聚 液膜流动
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水分子在白云母表面吸附的分子动力学模拟 被引量:5
12
作者 徐尧 刘跃龙 刘够生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期4814-4822,共9页
作为一种重要的化工分离技术,浮选过程中的固/液界面现象极为重要。利用PCFF_phyllosilicates力场对不同数量的水分子在白云母表面的吸附情况进行了分子动力学研究,考察了原子密度分布、氢键相对浓度分布、径向分布函数、均方位移和表... 作为一种重要的化工分离技术,浮选过程中的固/液界面现象极为重要。利用PCFF_phyllosilicates力场对不同数量的水分子在白云母表面的吸附情况进行了分子动力学研究,考察了原子密度分布、氢键相对浓度分布、径向分布函数、均方位移和表面K+密度场等性质。结果表明:水分子达到单层覆盖后,靠近白云母(001)表面的前3层水分子的数目不随水分子的进一步增多发生改变;界面处的水分子比远离表面的水分子排列更为有序;原子密度分布、氢键相对浓度分布结果详细反映了白云母基质对水分子微观影响的'固体效应'。研究还表明,表面K+在水化条件下移动性差,尤其是z方向流动性最差,K+密度场图也证明[Si4Al2]-K+结构非常稳定。 展开更多
关键词 白云母 吸附 界面 分子模拟 浮选
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微重力下静态磁场对浮区法硅单晶生长的影响 被引量:3
13
作者 邹勇 张银 +2 位作者 唐硕捷 马建军 黄护林 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2343-2349,共7页
考虑晶体生长界面的变形,利用有限体积方法对侧面加热的空间全浮区法硅单晶生长中熔区内的热质传输、流场及晶体生长界面位置和形态特征进行了数值研究。应用不同中等强度的轴向磁场和勾型磁场对硅熔体内的热毛细对流进行抑制。分析了... 考虑晶体生长界面的变形,利用有限体积方法对侧面加热的空间全浮区法硅单晶生长中熔区内的热质传输、流场及晶体生长界面位置和形态特征进行了数值研究。应用不同中等强度的轴向磁场和勾型磁场对硅熔体内的热毛细对流进行抑制。分析了静态磁场不同强度下熔区中的对流模式,研究表明,轴向和勾型磁场均能有效抑制熔体内的对流,并将热毛细对流挤压到自由表面附近。轴向磁场可有效抑制熔体的径向流动,但难以有效抑制轴向对流;勾型磁场则可以达到更好的控制熔体对流的效果。对不同强度下的固液面形态及位置分析发现:轴向磁场下固液面基本和无磁场时的重合,但磁场强度较小时固液面在自由表面边缘处向单晶侧有个凸起;勾型磁场作用下的固液面比较平滑,其中心区域较无磁场时整体向z轴正向偏移。研究结果可对浮区法晶体生长中获得高质量晶体提供帮助。 展开更多
关键词 热毛细对流 浮区法 微重力 磁场 数值模拟
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微通道液体流动双电层阻力效应 被引量:14
14
作者 龚磊 吴健康 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第10期1219-1225,共7页
采用数值方法求解双电层的Poisson_Boltzmann方程和液体运动的Navier_Stokes方程,研究微通道双电层对压强梯度液体流动的阻力效应.量纲分析表明,双电层阻力大小可以用一个无量纲的电阻力数表示.它与液体的介电系数、固体表面的zeta电位... 采用数值方法求解双电层的Poisson_Boltzmann方程和液体运动的Navier_Stokes方程,研究微通道双电层对压强梯度液体流动的阻力效应.量纲分析表明,双电层阻力大小可以用一个无量纲的电阻力数表示.它与液体的介电系数、固体表面的zeta电位平方成正比,与液体的动力粘性系数、电导率以及微通道的宽度平方成反比.在计算流动诱导的流动电位势和电阻力时,提出电流密度平衡条件,可以消除传统电流平衡条件导致的固壁附近产生局部回流的不合理物理现象.还给出不同电阻力数的微通道流量、流量损失率、速度剖面的数值结果,合理解释了双电层对微通道液体流动的阻力效应. 展开更多
关键词 微通道 双电层 电阻力数
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微纳米尺度流动实验研究的问题与进展 被引量:11
15
作者 李战华 郑旭 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期1-11,共11页
微纳米实验流体力学研究的流动特征尺度在1mm^1nm范围,处于宏观流动到分子运动的过渡区。连续介质力学与量子力学这两个经典理论的衔接,提出了诸如连续性假设适用性、边界滑移等基本理论问题。同时从微纳米尺度研究界面处液/固/气的耦合... 微纳米实验流体力学研究的流动特征尺度在1mm^1nm范围,处于宏观流动到分子运动的过渡区。连续介质力学与量子力学这两个经典理论的衔接,提出了诸如连续性假设适用性、边界滑移等基本理论问题。同时从微纳米尺度研究界面处液/固/气的耦合,化学、电学性质对流动的影响值得关注。微纳米实验测量仪器融入了力、电等测量手段,要求测量空间精度达到nm量级,力的测量精度达到pN,时间分辨率达到ns。本文围绕连续性假设适用性、边界滑移、微纳米粒子布朗运动及微尺度涡旋测量等问题,介绍了Micro/Nano PIV、示踪粒子流场显示等技术应用于微纳流场观测的进展与难点。目前微纳米流动测量仍然沿着经典流体力学测量"小型化"的思路开展,而纳尺度的测量期待着新的实验方法与技术的提出。 展开更多
关键词 纳流动 实验测量 界面
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漂移流模型用于毛细管两相流数值计算 被引量:2
16
作者 杨娅君 刘楚芸 +2 位作者 段毅 黄鑫风 赵明峰 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期303-307,共5页
毛细管作为家用空调器、电冰箱的节流元件,因为不能随制冷系统负荷变化而调节流量,所以设计毛细管合理参数至关重要。今将整个毛细管内的流动分为过冷液体区和气液两相区两个过程,建立了毛细管内制冷剂两相流动的漂移流模型;这一模型考... 毛细管作为家用空调器、电冰箱的节流元件,因为不能随制冷系统负荷变化而调节流量,所以设计毛细管合理参数至关重要。今将整个毛细管内的流动分为过冷液体区和气液两相区两个过程,建立了毛细管内制冷剂两相流动的漂移流模型;这一模型考虑了各相平均速度之间的差异,克服了以往均相流动模型的缺点。进一步考虑两相间相对运动和空隙率及流速沿截面的分布规律,对毛细管长度进行了数值计算。编制了毛细管长度计算的应用程序,并将数值计算结果与文献中的实验数据进行了分析比较,其误差在工程设计的允许范围之内。 展开更多
关键词 毛细管 制冷 漂移流模型 数值计算
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黏度对流固界面滑移影响的试验研究 被引量:3
17
作者 王馨 张向军 +1 位作者 孟永钢 温诗铸 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期200-204,共5页
为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动及输运特性,本文改进了商用的原子力显微镜,并利用其对微纳米间隙下固液界面的边界滑移现象进行了试验研究,重点考察了流体黏度对边界滑移的影响.固体壁面样品采用S i(100)表面,试验液体采用... 为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动及输运特性,本文改进了商用的原子力显微镜,并利用其对微纳米间隙下固液界面的边界滑移现象进行了试验研究,重点考察了流体黏度对边界滑移的影响.固体壁面样品采用S i(100)表面,试验液体采用不同黏度的去离子水和蔗糖溶液.结果表明,S i(100)表面与去离子水和蔗糖溶液作用会发生边界滑移,而且随着溶液黏度的升高,滑移长度也随之升高,表现了边界滑移与流体黏度的相关性.所得结果对于微流体输运与控制有重要的理论意义与实际价值. 展开更多
关键词 AFM 边界滑移 黏度相关
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复合驱油体系的界面剪切粘度与界面张力研究 被引量:2
18
作者 胡尚林 张禹负 +2 位作者 刘华 戴乐蓉 丁马太 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1913-1914,1918,共3页
应用界面粘弹性测定仪和界面张力仪,测定了碱、表面活性剂和聚合物三元复合驱油体系的油/水界面剪切粘度和界面张力。实验表明,在一般情况下,碱和表面活性剂的降低界面张力作用与提高界面剪切粘度作用相对应。聚合物HPAM大多数情况下都... 应用界面粘弹性测定仪和界面张力仪,测定了碱、表面活性剂和聚合物三元复合驱油体系的油/水界面剪切粘度和界面张力。实验表明,在一般情况下,碱和表面活性剂的降低界面张力作用与提高界面剪切粘度作用相对应。聚合物HPAM大多数情况下都使界面张力略有升高。且可使极低的界面剪切粘度升高,很高的界面剪切粘度降低。 展开更多
关键词 复合驱油体系 表面活性剂 聚合物 界面剪切粘度 界面张力
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液桥内热质耦合对流不稳定性及旋转磁场法控制 被引量:3
19
作者 邹勇 朱桂平 +1 位作者 李来 黄护林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1280-1289,共10页
浮区法因具有无坩埚接触污染的生长优点而成为生长高完整性和高均匀性单晶材料的重要技术.但熔体中存在的毛细对流会给浮区法晶体生长带来极大挑战,这是由于对流的不稳定会导致晶体微观瑕疵的产生和宏观条纹等缺陷的形成.为了提高浮区... 浮区法因具有无坩埚接触污染的生长优点而成为生长高完整性和高均匀性单晶材料的重要技术.但熔体中存在的毛细对流会给浮区法晶体生长带来极大挑战,这是由于对流的不稳定会导致晶体微观瑕疵的产生和宏观条纹等缺陷的形成.为了提高浮区法生长单晶材料的品质,研究浮区法晶体生长中毛细对流特性及如何控制其不稳定性显得尤为重要.本文采用数值模拟的方法对半浮区液桥内SixGe1-x体系中存在的热质毛细对流展开研究并施加旋转磁场对其进行控制.结果表明:纯溶质毛细对流表现为二维轴对称模式,温度场主要由热扩散作用决定,而浓度场则由对流和溶质扩散共同支配;纯热毛细对流呈现三维稳态非轴对称流动,浓度分布与熔体内热毛细对流的流向密切相关,等温线在对流较大的区域发生弯曲;耦合溶质与热毛细对流则为三维周期性旋转振荡流.施加旋转磁场后,熔体周向速度沿径向向外增大,熔体内浓度场和流场均呈现二维轴对称分布. 展开更多
关键词 浮区法 毛细对流 表面张力 数值模拟 旋转磁场
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二元工质Marangoni对流的实验研究与数值模拟 被引量:2
20
作者 朱志强 陈淑玲 +1 位作者 刘秋生 同少莉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期674-679,共6页
用实验和数值模拟方法研究了正值表面张力温度系数的二元醇类特殊水溶液Marangoni对流流动.首先通过实验测量确定正戊醇水溶液表面张力在特定的浓度分布和温度区间内具有明显随温度升高而增加的变化区域,然后利用特定浓度配比的正戊醇... 用实验和数值模拟方法研究了正值表面张力温度系数的二元醇类特殊水溶液Marangoni对流流动.首先通过实验测量确定正戊醇水溶液表面张力在特定的浓度分布和温度区间内具有明显随温度升高而增加的变化区域,然后利用特定浓度配比的正戊醇水溶液,采用PIV方法实验观测了矩形液池中二元工质液层在水平温差驱动下的Marangoni对流,发现了不同于常规的反向热毛细对流流动,测量的表面速度分布与相同工况的数值模拟结果进行了比较,发现二者变化趋势一致.实验观测和理论结果的比较进一步验证了表面张力温度系数为正值时二元工质液层的热毛细流动输运特性. 展开更多
关键词 二元混合工质 Marangoni对流 表面张力 PIV方法 数值模拟
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