非牛顿流体自然收敛半角方程的实验验证

引言非牛顿流体从大截面流道进入小截面流道时形成的收敛流动，是工业过程中常见的流型，如石油输运、聚合物加工过程等．流体的自然收敛角定量地描述了流体在流道入口前区的流动形态．在先前的工作中，作者应用最小能原理，导出非牛顿流体自然收敛半角方程式中，e是Bagley校正因子，n是非牛顿指数，是与流体的粘附性能有关的系数．聚合物熔体属于典型的非牛顿流体．本工作中，拟在考察聚乙烯熔体于毛细管挤出过程中流变行为的基础上，对方程（2）作初步验证1实验1.1原材料选用高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）作为试样材料…     

聚合物流体入口收敛流动的数值模拟

聚合物流体从大截面流道进入小截面流道时产生的入口收敛流动,是工业中常见的流型之一。基于聚合物流体入口收敛边界流线方程,应用MATLAB对入口收敛流动进行了数值模拟,讨论了Bagley校正因子(e)、非牛顿指数(n)、流道收缩比(λ)等因素对入口收敛流线和入口自然收敛半角(α0)的影响。结果表明:在一定的条件下,入口收敛边界流线的半径r随着e的增加而增大,但随着n的增加而减小,而λ对入口流型的影响不明显;另外α0随着e的增加而减小,但随着n的增加而增大,α0与λ之间呈非线性关系。模拟结果与实验观测较为接近。     

聚合物流体入口收敛流动的研究进展

对聚合物流体的入口收敛流动研究进展进行论述,包括实验研究、理论分析、计算机模拟、拉伸黏度的获取和减缓入口收敛流动等方面,并对聚合物流体入口收敛流动的研究进行展望。     

NR/SBR混炼胶挤出流动中自然收敛角的计算

考察了ＮＲ／ＳＢＲ共混胎面胶在毛细管挤出流动中的末端效应、基于以前的工作［１］提出了粘弹性流体自然收敛半角方程，并估算了试样在挤出条件下的人口自然收敛角（２α０）。结果表明，２α０值随着温度的升高而有所增大．随着剪切速率的增加而减小。     

聚合物流体平入口收敛流型的理论分析

对前文发表的非牛顿流体平入口收敛流动的边界流线微分方程进行了分析，求出了当非牛顿指数n=1／3时的入口收敛边界流线方程，及其与n≠1／3时边界流线微分方程的关系。在此基础上，建立了n=1／3时的聚合物流体自然收敛半角方程和收敛区长度方程，并讨论了影响入口流型的主要因素。     

共挤出机头中的聚合物熔体流动分析

采用Hele-Shaw模型对共挤出机头流道内的聚合物熔体流动进行了数值模拟分析，计算得到了衣架型机头出口处各层料流分界面的位置，并讨论了物料特性、进口处流率比对机头出口处分界面位置的影响。     

流动模型方法及其在化工中的应用

THEMETHODANDUSEOFFLOWMODELINCHEMICALENGINEERING1前言当流体流过化工设备时，由于流体与器壁和流体微元（分子或分子团）间的相互摩擦，各流体微元通过设备的停留时间会不同，这种具有不同停留时间流体微元间的混合叫做返混。流体返混合影响到设备的传热、传质和反应的结果。目前，在化学工程研究和设计领域中，一般是采用流动模型方法来处理和解决这一问题。目前，流动模型方法广泛用于反应器、换热器、蒸馏塔板、填料塔等化工设备的模拟计算，它为这些设备的设计、分析、操作及过程调优发挥了重要作用。但是，由于…     

旋转管式微滤器中流体流动对过滤通量的影响

为讨论膜器环隙内流体流动对过滤通量的影响，运用了纳维—斯托克斯方程、连续性方程、达西定律等，并结合稳定性理论，分别对主流体为去离子水和悬浮液的情况下环隙内流体的运动规律进行了分析。对于主流体为去离子水的情况，建立了过滤通量与膜器进出口压力降的关系，并与Belfort的实验数据进行了比较。结果证明当主流体为去离子水时(即无滤饼生成的理想情况下)，流体旋转所产生的离心力对微滤推动力有削弱作用，当内膜管转速较小时，流体流动方式对过滤通量几乎无影响。对于悬浮液，由内膜管旋转所形成的剪切力对减少滤饼形成的作用甚微，而Taylor涡的形成是强化微滤的主要原因。最后提出了内膜管旋转管式膜器优化设计的新思想。     

壁面润湿性对微通道内Taylor流动特性的影响

壁面润湿性不仅影响着Taylor气泡的形状,同时对通道内流体流动、相变换热等有着关键的作用。采用VOF模型对T型微通道内气液两相Taylor流动进行三维数值模拟,重点研究了接触角改变对Taylor气泡流体动力学特性的影响。模拟结果与他人实验数据对比基本吻合,验证了模型的有效性。结果表明：随着接触角增大,气泡周围液含量逐渐降低,相界面也由外凸形变为内凹形。壁面越接近润湿（或疏水）状态,气液接触面的曲率就越大;当120°≤θ≤150°时Taylor气泡稳定性变差。当θ≥150°时“拖曳流态”出现,分析指出在大接触角下气体更易贴附壁面导致接触区内流场发生变化,形成的涡流减弱了水对气相的水平剪切作用,进而引起流型转变。接触角对通道内压力有着重要影响,通道中心轴向压力曲线以θ=90°为过渡,润湿状态下呈凸函数递减且p _G>p _L,疏水状态下气液进口处的压力分配改变,曲线趋势相反。     

不同流动方向上微型加热管内超临界CO2的换热特性

针对不同流动方向上超临界CO₂流体在微型加热管(管径为0.75 mm)内的对流换热特性进行实验研究。实验结果表明,当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,局部对流传热系数在水平流动方向和垂直向上流动方向上的变化趋势相同,并且水平流动方向上的局部对流传热系数始终大于垂直向上流动方向上的局部对流传热系数。但在垂直向下流动方向上,局部对流传热系数随无量纲温度的升高而显著增大,并在无量纲温度最大时呈现出最佳的换热效果。不同流动方向上,局部对流传热系数均随质量流量增大而显著增大,但随着加热功率、进口温度的升高而显著减小。然而,在水平流动方向和垂直向上流动方向上,当流体温度低于其假临界温度时,局部对流传热系数随系统压力的升高而显著减小。当流体温度高于其假临界温度时,局部对流传热系数则随系统压力的升高而逐渐增大。     

谨慎对待填充复合材料的熔体流动速率

当利用熔体流动速率（MFR）测试来评估聚合物平均分子量大小对加工性能的影响时，必须考虑填料对MFR测试结果的影响性。     

橡胶在销钉机筒挤出机中的流动分析

建立了销钉机筒挤出机的非牛顿流体流动模型,并计算出压力场、流动场和螺杆的特性曲线,结果表明,随着流体非牛顿特性的增强,螺杆的生产能力降低;随着螺杆螺槽上切口的增多,逆流增多,挤出产量降低,机筒上的销钉对挤出特性影响很小,销钉式挤出机的挤出特性与螺杆上有切口的挤出机的挤出特性相似。     

聚碳酸酯模塑料及其外表美观度改善的制品

用于生产一种制品的热塑性模塑料，其中所述的模塑料包括（有机硅氧烷／碳酸酯）嵌段共聚物和流动改性剂。其中所述流动改性剂是选自聚亚烷基二醇、低重均分子量聚碳酸酯聚合物或它们的混合物中的至少一种，并且当将该模塑料成型为制品时，其中的流动改性剂能使表面缺陷减少。     

用RNG κ-ε模型数值模拟喷旋分解炉内的湍流流动

采用重整化群双方程模型对喷旋结合型分解炉内湍流流动进行了数值模拟，与现场结果相比较分析了炉内气体的运动和湍流特性的规律和特点。研究表明：由于分解炉的下部缩口区域的存在，气流经过此区域时流动面积突增，成喷射状。在带有旋流三次风与窑尾烟气共同作用下，在三次风进口相对的一侧出现高速区（其最高速度达到35．34m/s），同时在分解炉三次风进口一侧的下锥体上部和柱体附近沿壁面处出现负的速度分布，形成环状涡流区。     

基于棉线的微流体燃料电池阳极传质特性LB模拟

基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道，无须外部泵、易于微型化，是便携式微流体设备非常有前景的电源，但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性，通过构建三维的棉线流道数值模型，计算得到该流道内燃料的速度及浓度分布，并讨论燃料的进口浓度及流量对该电池阳极性能及传质特性的影响。计算结果表明：阳极极化曲线与实验结果吻合较好；燃料在棉线内部的流速较低，在不同阳极过电位下，燃料浓度沿流动方向均降低，且过电位越大降低得越多；进口燃料浓度越高时，平均电流密度越高，阳极性能升高；随着进口燃料流量的增加，棉线与反应界面接触部位的浓度与其他区域浓度之间的差异增大，而进口流量较低时，该浓度的差异较小且流道后段的浓度较低。     

聚合物流体入口自然收敛半角和涡流长度比方程的建立和初步验证

入口收敛流动是聚合物流体黏弹特性的重要表现,流体入口自然收敛半角和涡流长度比是表征入口收敛流动的重要参数。对已提出的基于等效思想和最小能原理推导的在圆形流道的入口收敛流动方程进一步分析,引入黏度因子,提出了流体的入口自然收敛半角和涡流长度比的方程。结果表明,基于推导的方程对流体入口自然收敛半角和涡流长度比的预测与实验数据相符。随着Bagley校正因子的增加,流体入口自然收敛半角减小,涡流长度比增加。随着流道收缩比的增加,流体入口自然收敛半角先增大,然后几乎保持不变,而涡流长度比随着流道收缩比的增加而减小。     

微通道内表面性质对其内流体流动特性的影响

通过对玻璃微通道内壁表面进行羟基化处理、溶胶-凝胶法纳米SiO2颗粒沉积以及疏水分子自组装等改性处理,制备得到了具有不同内壁表面润湿性和粗糙度的微通道;系统研究了微通道内表面性质对其内流体流动特性的影响。结果表明,在微通道内表面浸润性相同(同为亲水或疏水)时,粗糙表面会比光滑表面给微通道内的流体流动带来更大的阻力,而且流体流动推动力越大时其影响越大;当微通道内表面粗糙度相同时,亲水表面会比疏水表面给微通道内的流体流动带来更大的阻力,而且流体流动推动力越大时其影响越显著;相比之下,微通道内表面浸润性对其内流体流动的影响比其粗糙度的影响更大。研究结果可以为微流动系统或微流体机械的设计和应用提供指导。     

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器，其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流，产生相反的螺旋流动，促进流体混合，为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律，利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件，在低雷诺数状态下，对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明，在低雷诺数状态下，每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°～60°范围内变化时，叶片对流体的切割、分流作用不同，随着θ的减小，混合效果增强；流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时，分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果；当θ=0°～30°时，静态混合器能耗随着θ增大而降低，当θ=30°～60°时，静态混合器能耗变化较小。     

重力对微圆管中H2SO4/正己烷体系流动特性影响的数值模拟

采用VOF模型对U型微圆管中H_2SO_4/正己烷两相的流动特性受重力的影响进行了三维数值模拟。比较了U型微圆管中的竖直向上、竖直向下和水平方向的液滴的流动形态。结果表明重力会改变液滴的尺寸和界面形态,竖直向上运动时液滴的尺寸最大。分析了该通道中的压力分布,结果表明竖直向上流动时压降最大,水平次之,竖直向下最小。分析了通道中流体的内部流场,发现重力会改变通道中流体内部的流场分布,但并不会引起流体宏观运动速度的明显改变。     

T型反应器内流动、混合及界面反应特征

利用平面激光诱导荧光（PLIF）技术和酚酞显色反应,对不同Reynolds数（20<Re<420）下T型反应器内的复杂流动结构及界面反应进行了可视化研究。随着入口Re的增加,反应器内依次出现分离流、稳态吞噬流、非稳态吞噬流及非稳态对称流等流动模式。重点考察了不同流动模式下T型反应器内的界面反应特征,结合流动模式对混合效果、产物浓度分布及时间演化进行了分析,揭示了反应器内复杂流场对混合及界面反应的影响机理。结果表明,吞噬流三维旋涡结构使流体相互卷吸缠绕,通过折叠拉伸形成层状的流体界面,极大增加了反应物的界面接触面积,混合及反应程度显著提升,产物浓度较高且分布均匀。