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《納米粒子多相流矩方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要納米粒子多相流的主要研究對(duì)象為直徑在1I珊一1岬范圍內(nèi)的顆粒在流場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)特性的變化及其顆粒與連續(xù)介質(zhì)間的相互影響關(guān)系。對(duì)于稀相系統(tǒng)，顆粒的形狀和大小是研究的兩個(gè)最基本物理量。納米顆粒的運(yùn)動(dòng)介于分子運(yùn)動(dòng)理論和連續(xù)介質(zhì)理論之間，在數(shù)學(xué)描述上不能直接使用常規(guī)多相流研究中所使用的Stokes定律。這種流動(dòng)廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，研究的目的是獲得顆粒在由氣相生成到顆粒長(zhǎng)大過程的所有機(jī)理性信息，其中包括結(jié)晶或化學(xué)反應(yīng)成核、凝并或冷凝增長(zhǎng)、湍動(dòng)剪切破碎以及顆粒在流場(chǎng)中的輸運(yùn)等。目前，國(guó)際上眾多的研究集中在對(duì)絕
2、對(duì)稀相納米粒子多相流動(dòng)的研究，時(shí)空尺度上相鄰顆粒間完全不相關(guān)，采用的最基本的研究方法為Stokes，Einstein和Smoluchowski共同構(gòu)建的平均場(chǎng)理論，體現(xiàn)在數(shù)學(xué)表達(dá)式上為Smoluchowski方程(SE)。然而，SE方程為一強(qiáng)非線性微積分方程，至今仍未獲得完全意義上的解析解。本文從數(shù)值計(jì)算的角度，采用矩的思想首先對(duì)SE方程進(jìn)行處理，然后通過泰勒展開技術(shù)對(duì)所得方程進(jìn)行封閉，得到了兼顧精度和效率的泰勒展開矩方法數(shù)學(xué)表達(dá)式(TEMOM)。在顆粒碰撞率的研究方面，根據(jù)顆粒尺度的不同，存在分子動(dòng)力學(xué)理論和Fick擴(kuò)散理論兩種
3、不同的物理描述方法。然而，在針對(duì)全尺度顆粒的數(shù)學(xué)表達(dá)上，這兩種理論并不協(xié)調(diào)。本文，采用Otto平均和調(diào)和平均方式的處理，得到了基于這兩種理論的TEMOM模型表達(dá)式，可以對(duì)全尺度范圍顆粒的碰撞問題進(jìn)行求解，并由比較得出TEMOMOtto模型為最優(yōu)計(jì)算求解矩方法。目前，高數(shù)量濃度微納米顆粒物排放已經(jīng)成為影響環(huán)境的一個(gè)嚴(yán)重問題。由于顆粒形成過程中的較小時(shí)間尺度和顆粒體積的較小空間尺度等問題，在實(shí)驗(yàn)和理論研究方面，至今都沒有很大的突破。本論文首次把TEMOM模型應(yīng)用于對(duì)H2S04一H20二元均質(zhì)凝結(jié)成核的研究，揭示了燃油含硫量、環(huán)境溫度、
4、相對(duì)濕度和排氣管出口湍流強(qiáng)度對(duì)顆粒生成和增長(zhǎng)特性的影響，為顆粒污染物的防止治理和排放標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了重要的參考依據(jù)。通過改變流場(chǎng)或者前驅(qū)物的濃度對(duì)納米顆粒生成物的大小和形狀實(shí)施有效浙江大學(xué)博士學(xué)位論文的控制是現(xiàn)代納米顆粒制備工業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)。本論文首次采用歐拉的數(shù)學(xué)描述方式，把已有的拉格朗日形式的雙變量求解方法應(yīng)用于積分矩方法，對(duì)由鈦氧化物(TT口)分解產(chǎn)生的Ti02納米顆粒凝并體的生成過程進(jìn)行研究。這一部分的工作加深了人們對(duì)于燃燒流場(chǎng)中納米粒子動(dòng)力學(xué)特性變化的了解，對(duì)實(shí)際工業(yè)過程中顆粒特性的可控性操作具有非常重大的指導(dǎo)意義。非稀
5、相復(fù)相系統(tǒng)顆粒的碰撞問題是最近幾年的一個(gè)新的研究方向，顆粒間的相關(guān)是研究過程中必需考慮的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，經(jīng)典Smoluchowski平均場(chǎng)理論不能直接應(yīng)用于該問題的求解。本文繼續(xù)沿用Smoluchowski的平均場(chǎng)處理方式，通過修正Stokes阻力和滲透壓力表達(dá)式，首次得到了適用于非稀相狀態(tài)情況下的顆粒碰撞理論表達(dá)式，拓寬了Smoluchowski平均場(chǎng)理論的研究范圍。本文的研究成果，對(duì)于提高矩方法的求解水平，拓寬平均場(chǎng)理論的研究范圍及其揭示流場(chǎng)信息對(duì)不同環(huán)境條件下顆粒的生成及其變化特性的影響等，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：
6、納米粒子，多相流，TEMOM矩方法，Smoluchowski平均場(chǎng)理論浙江大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractThemainobjectiveoftheworkinvestigatedinnanoparticle-ladenmultiphasesystemistodevelopaframeworkforpredictingevolutionofnanoparticledynamicsincontinuumphase，andrevealingtheinteractionsbetweenparticlesandfluid．Here，par
7、ticlesareusuallysmallerthanllxmandbiggerthanInmindiameter．Fromfundamentalphysics，thetheoryfordescribingnanoparticledynamicsrangesfromsimplekineticstheorytocontinuumtheory,andStokes’SlawCall’tbedirectlyusedinthisproblem．Infact，thesesystemsOccurcommonlyinindustriesandou
8、rsurroundings，andtheconversionfromgastoparticleandthesubsequentparticlegrowthareusuallyourinterests．Generally，nanoparticledy
