流道颗粒动力学科学出版社

本书对颗粒在流道中的迁移及自组织特性进行了系统的论述，内容主要包括研究背景与意义、相关的研究进展以及基本理论与方法、颗粒在牛顿流体槽道流中的迁移及自组织成链、颗粒在幂律流体中的迁移及自组织成链、颗粒在非牛顿流体矩形通道流中的迁移及自组织成链、颗粒在Giesekus流体中的迁移及自组织成链、颗粒在Oldroyd-B流体矩形流道中的弹性-惯性迁移、异常颗粒在牛顿流体槽道流中的迁移。


目录
前言
常用基本符号说明
第1章 绪论1
1.1 背景与意义1
1.1.1 微流控系统中颗粒的分离、捕获与聚焦1
1.1.2 流式细胞仪2
1.1.3 颗粒成链对纳流体强化传热特性的影响2
1.1.4 研究流道颗粒动力学的意义3
1.2 研究进展3
1.2.1 颗粒在牛顿流体中的迁移4
1.2.2 颗粒在非牛顿流体中的迁移10
1.2.3 颗粒自组织成链18
参考文献21
第2章 基本理论与数值模拟方法30
2.1 非牛顿流体基本理论30
2.1.1 非牛顿流体本构模型30
2.1.2 非牛顿流体主要特性及参数33
2.2 格子Boltzmann方法36
2.2.1 格子Boltzmann方程36
2.2.2 边界条件38
2.2.3 水动力及力矩计算44
2.2.4 碰撞模型45
2.3 格子Boltzmann方法在非牛顿流体中的应用46
2.3.1 幂律流体中的应变率和弛豫时间46
2.3.2 Bingham流体中的应变率和弛豫时间47
2.3.3 在黏弹性Oldroyd-B模型流体中的应用47
2.4 虚拟区域方法49
2.4.1 控制方程49
2.4.2 离散格式51
2.5 虚拟区域方法在黏弹性Giesekus流体中的应用53
2.5.1 控制方程53
2.5.2 离散格式54
2.5.3 椭球颗粒的平动与转动55
2.5.4 颗粒碰撞56
2.5.5 算法验证59
2.6 Segré-Silberberg效应的理论分析62
2.6.1 惯性横向力62
2.6.2 颗粒的平衡位置63
参考文献…
第3章 牛顿流体二维槽道流中的颗粒迁移67
3.1 圆形颗粒迁移的数值模拟方法验证67
3.1.1 单个颗粒的迁移67
3.1.2 两个颗粒在简单剪切流中的迁移68
3.1.3 多个颗粒在槽道流中的单排成链68
3.1.4 多个颗粒在槽道流中的交错成链69
3.2 圆形颗粒的迁移与成链69
3.2.1 单排分布颗粒对70
3.2.2 交错分布颗粒对70
3.2.3 单排分布颗粒的成链71
3.2.4 交错分布颗粒的成链78
3.3 椭圆形颗粒的迁移与成链85
3.3.1 流场描述85
3.3.2 数值模拟方法验证86
3.3.3 单椭圆颗粒的迁移86
3.3.4 单排分布颗粒链的形成89
3.3.5 交错分布颗粒链的形成96
3.4 矩形颗粒对的迁移103
3.4.1 矩形颗粒对的描述及模拟方法验证103
3.4.2 单个颗粒的迁移104
3.4.3 颗粒对的间距和取向变化105
3.4.4 颗粒长宽比和Re数对颗粒惯性聚焦和旋转的影响107
参考文献109
第4章 幂律流体二维槽道流中的颗粒迁移111
4.1 幂律流体及颗粒迁移模拟方法验证111
4.1.1 幂律流体二维槽道流速度分布111
4.1.2 幂律流体方腔顶部驱动流速度分布112
4.1.3 幂律流体Couette流中颗粒的迁移轨迹112
4.2 圆形颗粒的迁移与成链113
4.2.1 单个圆形颗粒的惯性迁移113
4.2.2 圆形颗粒单排颗粒链的形成114
4.2.3 圆形颗粒交错颗粒链的形成123
4.3 圆形颗粒在简单剪切流中的迁移128
4.3.1 流场描述与单颗粒迁移128
4.3.2 幂律指数对三个颗粒迁移的影响129
4.3.3 Re数对三个颗粒迁移的影响130
4.3.4 阻塞率对三个颗粒迁移的影响133
4.4 椭圆和矩形颗粒的迁移137
4.4.1 流场描述与模拟方法验证137
4.4.2 幂律指数对颗粒迁移的影响138
4.4.3 颗粒长径比对颗粒迁移的影响140
4.4.4 阻塞率对颗粒迁移的影响143
4.4.5 Re数对颗粒迁移的影响145
4.5 双尺度颗粒对的迁移148
4.5.1 流场描述与模拟方法验证148
4.5.2 幂律指数对颗粒迁移的影响150
4.5.3 Re数对颗粒迁移的影响151
4.5.4 影响颗粒间距达到稳定状态的因素152
参考文献154
第5章 非牛顿流体矩形通道流中的颗粒迁移156
5.1 幂律流体矩形通道流场颗粒迁移模拟方法验证156
5.1.1 流场描述156
5.1.2 幂律流体矩形通道流速度剖面验证156
5.1.3 颗粒在牛顿流体方形通道中平衡位置验证157
5.1.4 颗粒在牛顿流体方形通道中的轨迹及网格数无关性验证158
5.2 幂律流体方形通道流中的颗粒迁移158
5.2.1 幂律指数对颗粒轨迹的影响158
5.2.2 Re数对颗粒轨迹的影响160
5.2.3 颗粒的平衡位置160
5.2.4 Re数、幂律指数和阻塞率对颗粒迁移距离的影响162
5.3 幂律流体矩形通道流中的颗粒迁移163
5.3.1 幂律指数对颗粒轨迹的影响163
5.3.2 剪切变稀流体中Re数对颗粒轨迹的影响1…
5.3.3 牛顿流体和剪切增稠流体中Re数对颗粒轨迹的影响165
5.3.4 颗粒的平衡位置167
5.3.5 Re数、幂律指数和阻塞率对颗粒迁移距离的影响168
5.4 非牛顿流体方形通道流中颗粒迁移的实验结果169
5.4.1 实验条件与步骤170
5.4.2 溶液配制、性质表征与实验参数173
5.4.3 颗粒链的形成175
5.4.4 流体流变性质对颗粒成链的影响177
5.4.5 溶液浓度的影响180
参考文献182
第6章 黏弹性Giesekus流体简单剪切流中的颗粒迁移184
6.1 单圆球颗粒在小Re数下的迁移184
6.1.1 流场描述及颗粒迁移184
6.1.2 Wi数对颗粒迁移的影响186
6.1.3 剪切变稀性质(?)对颗粒迁移的影响187
6.1.4 黏度比对颗粒迁移的影响188
6.1.5 阻塞率对颗粒迁移的影响189
6.2 双圆球颗粒在小Re数下的迁移191
6.2.1 流场描述及颗粒迁移模式191
6.2.2 双颗粒初始纵向间距对颗粒迁移的影响193
6.2.3 Wi数对颗粒迁移的影响194
6.2.4 剪切变稀性质?对颗粒迁移的影响200
6.2.5 其他因素对颗粒迁移的影响202
6.3 椭球颗粒在小Re数下的迁移204
6.3.1 流场描述204
6.3.2 颗粒初始取向对颗粒迁移的影响205
6.3.3 Wi数对颗粒迁移的影响206
6.3.4 剪切变稀性质?对颗粒迁移的影响208
6.3.5 颗粒初始取向对颗粒取向演变的影响209
6.3.6 Wi数对颗粒取向演变的影响213
6.3.7 剪切变稀性质?对颗粒取向演变的影响220
6.4 双圆球颗粒的弹性-惯性迁移223
6.4.1 流场描述与参数设置223
6.4.2 Re数对颗粒迁移的影响223
6.4.3 弹性数El对颗粒迁移的影响227
6.4.4 阻塞率对颗粒迁移的影响228
6.4.5 颗粒初始流向间距对颗粒迁移的影响229
参考文献231
第7章 黏弹性流体槽道及矩形流道中的颗粒迁移234
7.1 颗粒在小Re数下Giesekus流体槽道流中的迁移234
7.1.1 流场描述234
7.1.2 颗粒初始位置对颗粒迁移的影响235
7.1.3 Wi数对颗粒迁移的影响238
7.1.4 剪切变稀性质?对颗粒迁移的影响240
7.1.5 壁面约束对颗粒迁移的影响242
7.2 颗粒在小Re数下Giesekus流体槽道流中的异常迁移244
7.2.1 Wi数和剪切变稀性质对颗粒异常迁移的影响245
7.2.2 颗粒异常迁移时的轨迹247
7.2.3 颗粒初始间距对异常迁移量的影响248
7.2.4 Wi数对异常迁移量的影响249
7.2.5 剪切变稀性质?对异常迁移量的影响251
7.2.6 壁面约束对异常迁移量的影响251
7.3 颗粒在Giesekus流体矩形流道中的迁移253
7.3.1 背景与流场描述253
7.3.2 二次流255
7.3.3 小Re数下颗粒的迁移256
7.3.4 大Re数下颗粒的迁移257
7.4 双尺度颗粒对在Giesekus和Oldroyd-B流体方形流道中的迁移258
7.4.1 流场描述与模拟方法验证258
7.4.2 两颗粒直径比对颗粒迁移的影响259
7.4.3 两颗粒初始间距对颗粒迁移的影响262
7.4.4 Re数和剪切变稀性质??对颗粒迁移的影响2…
7.4.5 Wi数对颗粒迁移的影响266
7.5 Oldroyd-B流体矩形流道中颗粒的迁移267
7.5.1 模拟方法验证267
7.5.2 颗粒在方形流道中的迁移268
7.5.3 颗粒在矩形流道中的迁移275
参考文献280
第8章 牛顿流体二维槽道流中双尺度及异常颗粒的迁移283
8.1 双尺度颗粒对的迁移283
8.1.1 双尺度颗粒对的描述及模拟方法验证283
8.1.2 颗粒尺度比对颗粒间距的影响284
8.1.3 Re数对颗粒间距的影响286
8.1.4 颗粒的平衡位置286
8.2 可变形颗粒的迁移288
8.2.1 背景与模型288
8.2.2 模拟方法验证290
8.2.3 单个胶囊颗粒的迁移292
8.2.4 多个胶囊颗粒的迁移294
8.2.5 多颗粒情况下颗粒初始位置的影响299
8.3 布朗颗粒的温控聚焦300
8.3.1 背景与模型300
8.3.2 方法及其验证302
8.3.3 壁面温度对颗粒聚焦的影响306
8.3.4 热扩散性对颗粒聚焦的影响310
8.3.5 颗粒尺度和密度对颗粒聚焦的影响312
参考文献314

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