多場(chǎng)耦合作用下電流變液的動(dòng)力學(xué)特性模擬研究.pdf

1、電流變液是一種智能型液體材料,由于它的介觀性,其動(dòng)力學(xué)的研究至今仍受到關(guān)注。但是,在電流變動(dòng)力學(xué)的前期研究中,很少考慮多場(chǎng)耦合作用下的動(dòng)力學(xué)研究,尤其沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電流變響應(yīng)過(guò)程中存在的俘獲效應(yīng)。本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51075345),并基于多場(chǎng)耦合作用和電動(dòng)力學(xué)理論,分析電流變液在流經(jīng)控制場(chǎng)所表征的俘獲效應(yīng),探討電流變液在電-力-熱-流等耦合載荷環(huán)境下的流動(dòng)特性,從理論建模和數(shù)值模擬兩個(gè)方面展開(kāi)對(duì)多場(chǎng)耦合作用下電流變液的動(dòng)力學(xué)方

2、程及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。
　　首先基于電動(dòng)力學(xué)理論,分析了電流變液在耦合場(chǎng)下所表征的俘獲效應(yīng),對(duì)電流變液在多場(chǎng)耦合作用下的結(jié)構(gòu)-力動(dòng)態(tài)耦合方程進(jìn)行了推導(dǎo);并基于N-S方程,結(jié)合探討的結(jié)構(gòu)-力動(dòng)態(tài)耦合方程,研究了電流變液在電場(chǎng)和Poiseuille流場(chǎng)耦合作用下的耦合動(dòng)力學(xué)模型。采用分子動(dòng)力學(xué)方法,對(duì)電流變液的勢(shì)函數(shù)、耦合動(dòng)力學(xué)無(wú)量綱方程、Velocity-Verlet數(shù)值算法、初始和周期性邊界條件以及積分步長(zhǎng)和截?cái)喟霃竭M(jìn)行了探討,

3、并分析了多場(chǎng)耦合作用下電流變液的平均剪切應(yīng)力。數(shù)值模擬了單一場(chǎng)作用下和多場(chǎng)耦合作用下電流變液微觀結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程,并分析了電流變液在動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,探究結(jié)構(gòu)變化與動(dòng)力學(xué)特性耦合的關(guān)系;研究和討論了Mn數(shù)和體積分?jǐn)?shù)對(duì)耦合場(chǎng)下電流變液鏈結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　研究表明:在多場(chǎng)耦合作用下,電流變液歷經(jīng)鏈狀結(jié)構(gòu)-體心立方結(jié)構(gòu)-層狀結(jié)構(gòu)的變化,引起了結(jié)構(gòu)與力的動(dòng)態(tài)耦合,表征建立的電流變液耦合動(dòng)力學(xué)模型及利用的分子動(dòng)力學(xué)方法