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《納米粒子多相流矩方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、浙江大學博士學位論文摘要納米粒子多相流的主要研究對象為直徑在1I珊一1岬范圍內的顆粒在流場中的動力學特性的變化及其顆粒與連續(xù)介質間的相互影響關系。對于稀相系統(tǒng)，顆粒的形狀和大小是研究的兩個最基本物理量。納米顆粒的運動介于分子運動理論和連續(xù)介質理論之間，在數(shù)學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大過程的所有機理性信息，其中包括結晶或化學反應成核、凝并或冷凝增長、湍動剪切破碎以及顆粒在流場中的輸運等。目前，國際上眾多的研究集中在對絕
2、對稀相納米粒子多相流動的研究，時空尺度上相鄰顆粒間完全不相關，采用的最基本的研究方法為Stokes，Einstein和Smoluchowski共同構建的平均場理論，體現(xiàn)在數(shù)學表達式上為Smoluchowski方程(SE)。然而，SE方程為一強非線性微積分方程，至今仍未獲得完全意義上的解析解。本文從數(shù)值計算的角度，采用矩的思想首先對SE方程進行處理，然后通過泰勒展開技術對所得方程進行封閉，得到了兼顧精度和效率的泰勒展開矩方法數(shù)學表達式(TEMOM)。在顆粒碰撞率的研究方面，根據(jù)顆粒尺度的不同，存在分子動力學理論和Fick擴散理論兩種
3、不同的物理描述方法。然而，在針對全尺度顆粒的數(shù)學表達上，這兩種理論并不協(xié)調。本文，采用Otto平均和調和平均方式的處理，得到了基于這兩種理論的TEMOM模型表達式，可以對全尺度范圍顆粒的碰撞問題進行求解，并由比較得出TEMOMOtto模型為最優(yōu)計算求解矩方法。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)境的一個嚴重問題。由于顆粒形成過程中的較小時間尺度和顆粒體積的較小空間尺度等問題，在實驗和理論研究方面，至今都沒有很大的突破。本論文首次把TEMOM模型應用于對H2S04一H20二元均質凝結成核的研究，揭示了燃油含硫量、環(huán)境溫度、
4、相對濕度和排氣管出口湍流強度對顆粒生成和增長特性的影響，為顆粒污染物的防止治理和排放標準的制定提供了重要的參考依據(jù)。通過改變流場或者前驅物的濃度對納米顆粒生成物的大小和形狀實施有效浙江大學博士學位論文的控制是現(xiàn)代納米顆粒制備工業(yè)的關鍵性技術。本論文首次采用歐拉的數(shù)學描述方式，把已有的拉格朗日形式的雙變量求解方法應用于積分矩方法，對由鈦氧化物(TT口)分解產(chǎn)生的Ti02納米顆粒凝并體的生成過程進行研究。這一部分的工作加深了人們對于燃燒流場中納米粒子動力學特性變化的了解，對實際工業(yè)過程中顆粒特性的可控性操作具有非常重大的指導意義。非稀
5、相復相系統(tǒng)顆粒的碰撞問題是最近幾年的一個新的研究方向，顆粒間的相關是研究過程中必需考慮的一個重點和難點問題，經(jīng)典Smoluchowski平均場理論不能直接應用于該問題的求解。本文繼續(xù)沿用Smoluchowski的平均場處理方式，通過修正Stokes阻力和滲透壓力表達式，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式，拓寬了Smoluchowski平均場理論的研究范圍。本文的研究成果，對于提高矩方法的求解水平，拓寬平均場理論的研究范圍及其揭示流場信息對不同環(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)實意義。關鍵詞：
6、納米粒子，多相流，TEMOM矩方法，Smoluchowski平均場理論浙江大學博士學位論文AbstractThemainobjectiveoftheworkinvestigatedinnanoparticle-ladenmultiphasesystemistodevelopaframeworkforpredictingevolutionofnanoparticledynamicsincontinuumphase，andrevealingtheinteractionsbetweenparticlesandfluid．Here，par
7、ticlesareusuallysmallerthanllxmandbiggerthanInmindiameter．Fromfundamentalphysics，thetheoryfordescribingnanoparticledynamicsrangesfromsimplekineticstheorytocontinuumtheory,andStokes’SlawCall’tbedirectlyusedinthisproblem．Infact，thesesystemsOccurcommonlyinindustriesandou
8、rsurroundings，andtheconversionfromgastoparticleandthesubsequentparticlegrowthareusuallyourinterests．Generally，nanoparticledy
