Luận án TS Nguyễn Đình Hòe: Tương tác hạt lỏng với bề mặt rắn do mao dẫn nhiệt
Luận án tiến sĩ khám phá tương tác giữa chất lỏng và bề mặt rắn dưới tác động của mao dẫn nhiệt, mở ra hướng nghiên cứu mới trong vật lý chất lỏng.
Cơ học chất lỏng và chất khí
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
102
Thời gian đọc
16 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I.Nghiên cứu tương tác mao dẫn nhiệt hạt chất lỏng bề mặt rắn
Tài liệu tập trung nghiên cứu sự tương tác giữa hạt chất lỏng và bề mặt rắn dưới tác động của mao dẫn nhiệt. Hiện tượng mao dẫn nhiệt xuất hiện do gradient nhiệt độ dọc theo giao diện lỏng-khí, gây ra sự thay đổi sức căng bề mặt. Thay đổi này tạo ra một lực đẩy, ảnh hưởng đến hình dạng và chuyển động của hạt chất lỏng. Nghiên cứu này đặt nền tảng cho việc hiểu rõ hơn các quá trình vật lý phức tạp tại giao diện lỏng-rắn. Nó mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực công nghệ cao. Các khái niệm cơ bản về mao dẫn nhiệt, sức căng bề mặt và góc tiếp xúc được trình bày rõ ràng. Sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố này giúp phân tích chính xác hành vi của chất lỏng. Công trình này đóng góp vào sự phát triển của cơ học chất lỏng và vật liệu. Sự tương tác này có vai trò quan trọng trong các hệ thống vi lỏng và thiết bị làm mát.
1.1. Khái niệm cơ bản về mao dẫn nhiệt và sức căng bề mặt
Mao dẫn nhiệt là hiện tượng di chuyển chất lỏng do sự thay đổi sức căng bề mặt gây ra bởi gradient nhiệt độ. Sức căng bề mặt là lực kéo các phân tử chất lỏng về phía trong, tạo ra một bề mặt tối thiểu. Khi nhiệt độ thay đổi, sức căng bề mặt cũng thay đổi. Sự chênh lệch sức căng bề mặt này tạo ra hiệu ứng Marangoni. Hiệu ứng Marangoni thúc đẩy chuyển động của chất lỏng. Nghiên cứu tập trung vào cách các hạt chất lỏng phản ứng với sự thay đổi này. Góc tiếp xúc là một thông số quan trọng, mô tả mức độ thấm ướt của bề mặt. Giá trị góc tiếp xúc cung cấp thông tin về năng lượng bề mặt của vật liệu. Sự hiểu biết về các khái niệm này là then chốt để giải thích hiện tượng thấm ướt và không thấm ướt. Điều này có ý nghĩa lớn trong thiết kế vật liệu và thiết bị.
1.2. Tổng quan nghiên cứu tương tác hạt chất lỏng giao diện lỏng rắn
Các nghiên cứu trước đây về tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn đã được tổng hợp. Phân loại các dạng tương tác là cản trở và trực tiếp. Dạng cản trở xảy ra khi hạt lỏng di chuyển trong kênh dẫn, chịu ảnh hưởng của các bề mặt. Dạng trực tiếp liên quan đến sự tiếp xúc trực tiếp giữa hạt lỏng và bề mặt rắn. Nhiều công trình trên thế giới đã xem xét ảnh hưởng của mao dẫn nhiệt. Tuy nhiên, một số khía cạnh vẫn cần được nghiên cứu sâu hơn. Đặc biệt là trong điều kiện phức tạp và với các loại hạt lỏng đa lớp. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam cũng được đánh giá. Khoảng trống kiến thức được xác định rõ. Luận án này nhằm bổ sung vào những khoảng trống đó. Mục tiêu là cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về hiện tượng này. Công trình góp phần vào sự phát triển khoa học trong nước.
II.Mô phỏng động học mao dẫn nhiệt hạt chất lỏng và bề mặt
Phần này trình bày phương pháp xây dựng chương trình mô phỏng tương tác. Chương trình mô phỏng các hệ phương trình cơ bản của cơ học chất lỏng. Giả thiết đóng kín được áp dụng để đơn giản hóa bài toán. Phương pháp theo dấu biên được sử dụng để theo dõi hình dạng của hạt chất lỏng. Xây dựng biên phân cách là bước quan trọng. Nó định nghĩa ranh giới giữa các pha. Đặc tính cho từng chất lỏng được xác định, bao gồm sức căng bề mặt và độ nhớt. Các thuật toán tính toán sức căng bề mặt tại giao diện được phát triển. Di chuyển biên phân cách dựa trên các lực tác dụng. Mô hình toán thể hiện động lực học góc tiếp xúc giữa bề mặt rắn và hạt chất lỏng được xây dựng. Các phương pháp giải số và lược đồ giải được áp dụng. Rời rạc hóa thành phần khuếch tán và đối lưu được thực hiện. Điều kiện biên cho vận tốc và nhiệt độ cũng được thiết lập. Kết quả mô phỏng cung cấp thông tin chi tiết về hành vi của hạt chất lỏng.
2.1. Xây dựng mô hình toán học và phương pháp theo dấu biên
Mô hình toán học dựa trên các phương trình Navier-Stokes và phương trình năng lượng. Giả thiết chất lỏng không nén được và dòng chảy tầng được sử dụng. Phương pháp theo dấu biên (Front-Tracking Method) là công cụ chính. Phương pháp này cho phép theo dõi chính xác hình dạng của giao diện lỏng-lỏng và lỏng-rắn. Giao diện được biểu diễn bằng các điểm lưới di chuyển. Sức căng bề mặt được tính toán tại mỗi điểm trên giao diện. Gradient nhiệt độ trên giao diện tạo ra hiệu ứng Marangoni. Hiệu ứng này gây ra chuyển động bề mặt. Việc xây dựng biên phân cách đòi hỏi sự cẩn thận. Xác định đặc tính của chất lỏng là thiết yếu. Điều này bao gồm mật độ, độ nhớt và hệ số giãn nở nhiệt. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc vào việc lựa chọn các giả thiết và phương pháp số.
2.2. Tính toán sức căng bề mặt và động lực học góc tiếp xúc
Sức căng bề mặt đóng vai trò trung tâm trong động lực học hạt chất lỏng. Giá trị sức căng bề mặt phụ thuộc vào nhiệt độ. Mối quan hệ này là cơ sở của hiện tượng mao dẫn nhiệt. Động lực học góc tiếp xúc mô tả cách hạt chất lỏng tương tác với bề mặt rắn. Góc tiếp xúc tĩnh và động được phân tích. Mô hình góc tiếp xúc được tích hợp vào chương trình mô phỏng. Điều này giúp dự đoán hiện tượng thấm ướt và không thấm ướt. Tính toán phức tạp được thực hiện để cập nhật góc tiếp xúc theo thời gian. Sự thay đổi góc tiếp xúc ảnh hưởng đến hình dạng của hạt. Nó cũng tác động đến lực tác dụng lên hạt. Hiểu rõ sự phụ thuộc này là quan trọng. Nó cho phép thiết kế các bề mặt với tính chất thấm ướt mong muốn. Quá trình tính toán này là cốt lõi để đạt được kết quả mô phỏng chính xác.
2.3. Rời rạc hóa phương trình và điều kiện biên cho mô phỏng
Các phương trình liên tục, động lượng và năng lượng được rời rạc hóa bằng phương pháp thể tích hữu hạn. Thành phần khuếch tán và thành phần đối lưu được xử lý riêng. Điều kiện biên cho vận tốc bao gồm điều kiện không trượt tại bề mặt rắn. Điều kiện biên cho áp suất và nhiệt độ cũng được thiết lập. Điều kiện biên nhiệt độ có thể là nhiệt độ cố định hoặc thông lượng nhiệt. Xấp xỉ hóa phương trình năng lượng được thực hiện để đảm bảo ổn định số. Lược đồ giải lặp được sử dụng để đạt được nghiệm hội tụ. Sự lựa chọn cẩn thận các điều kiện biên rất quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính chính xác của mô phỏng. Các điều kiện biên phản ánh môi trường vật lý thực tế. Việc kiểm tra tính ổn định và hội tụ của thuật toán là cần thiết. Quá trình này đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng động học.
III.Ứng dụng mao dẫn nhiệt điều khiển hạt lỏng trên bề mặt
Mao dẫn nhiệt mang lại tiềm năng lớn trong việc điều khiển chuyển động của hạt chất lỏng. Nghiên cứu này khám phá các kịch bản ứng dụng khác nhau. Một trong số đó là tương tác của hạt chất lỏng đa lớp trong kênh dẫn thắt lại. Điều kiện đẳng nhiệt ban đầu được xem xét. Tuy nhiên, sau đó mở rộng sang các điều kiện có gradient nhiệt độ. Sự tương tác giữa các lớp chất lỏng bên trong và bên ngoài được phân tích. Các yếu tố như số mao dẫn, tỷ lệ bán kính và tỷ số sức căng bề mặt được kiểm tra. Ảnh hưởng của hiệu ứng Marangoni là trung tâm của các phân tích này. Khả năng điều khiển hạt chất lỏng bằng cách tạo ra các gradient nhiệt độ là rất hứa hẹn. Điều này có thể dẫn đến các thiết bị vi lỏng mới. Nó cũng có thể cải thiện hiệu suất của các hệ thống truyền nhiệt mao dẫn. Hiểu rõ cách các thông số này tác động giúp tối ưu hóa thiết kế.
3.1. Tương tác hạt chất lỏng đa lớp trong kênh dẫn thắt
Mô phỏng tương tác của hạt chất lỏng hai lớp trong kênh dẫn thắt được thực hiện. Các hạt này chứa một chất lỏng bên trong và một chất lỏng bao quanh bên ngoài. Điều kiện đẳng nhiệt được xem xét ban đầu để đơn giản hóa. Sau đó, ảnh hưởng của gradient nhiệt độ được đưa vào. Nghiên cứu khám phá ảnh hưởng của số mao dẫn. Số mao dẫn đặc trưng cho tầm quan trọng của lực mao dẫn so với các lực khác. Tỷ lệ bán kính giữa hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài cũng được phân tích. Tỷ số sức căng bề mặt giữa hai chất lỏng cũng ảnh hưởng đáng kể. Kết quả cho thấy hình dạng và chuyển động của hạt lỏng bị ảnh hưởng. Nó phụ thuộc vào hình dạng kênh và các thông số chất lỏng. Việc điều khiển các thông số này có thể định hướng chuyển động của hạt. Điều này có ứng dụng trong việc tách và trộn chất lỏng ở quy mô nhỏ.
3.2. Ảnh hưởng số Marangoni và sức căng bề mặt của hạt lỏng
Số Marangoni là một thông số không thứ nguyên. Nó thể hiện tầm quan trọng của hiệu ứng Marangoni so với hiệu ứng nhớt. Số Marangoni cao cho thấy lực mao dẫn nhiệt chiếm ưu thế. Nghiên cứu chỉ ra số Marangoni ảnh hưởng đáng kể đến động lực học hạt. Tỷ lệ thể tích và tỷ lệ sức căng bề mặt giữa các hạt chất lỏng cũng quan trọng. Chúng quyết định sự ổn định và biến dạng của hạt. Khi số Marangoni tăng, hạt chất lỏng có xu hướng biến dạng nhiều hơn. Nó cũng di chuyển nhanh hơn theo hướng có sức căng bề mặt thấp hơn. Sự thay đổi sức căng bề mặt do nhiệt độ là yếu tố cốt lõi. Việc kiểm soát gradient nhiệt độ cho phép điều khiển chính xác lực Marangoni. Điều này mở ra khả năng cho các ứng dụng vi lỏng thông minh. Nó bao gồm phân phối thuốc và làm mát vi điện tử.
IV.Hiệu ứng mao dẫn nhiệt bề mặt không thấm ướt và thấm ướt
Nghiên cứu tập trung vào sự khác biệt trong tương tác mao dẫn nhiệt trên các bề mặt. Hai loại bề mặt chính là không dính ướt (hydrophobic) và dính ướt (hydrophilic) được khảo sát. Đối với bề mặt không dính ướt, hạt chất lỏng duy trì hình dạng cầu hơn. Góc tiếp xúc lớn hơn 90 độ. Mao dẫn nhiệt có thể được sử dụng để di chuyển hạt lỏng mà không cần tiếp xúc vật lý. Đối với bề mặt dính ướt, hạt chất lỏng có xu hướng trải rộng. Góc tiếp xúc nhỏ hơn 90 độ. Mao dẫn nhiệt có thể hỗ trợ hoặc cản trở sự lan rộng này. Nghiên cứu cũng xem xét các vật liệu siêu kỵ nước. Các vật liệu này có góc tiếp xúc cực lớn. Chúng cho thấy khả năng chống thấm ướt vượt trội. Sự hiểu biết về hành vi trên các bề mặt khác nhau là cần thiết. Nó giúp thiết kế các hệ thống truyền nhiệt mao dẫn hiệu quả. Điều này có ý nghĩa trong công nghệ làm mát và chống bám bẩn.
4.1. Tương tác hạt lỏng trên bề mặt không dính ướt và vật liệu siêu kỵ nước
Nghiên cứu mô phỏng tương tác của hạt chất lỏng với bề mặt rắn không dính ướt. Ảnh hưởng của mao dẫn nhiệt được đặc biệt quan tâm. Các thông số như số Bond và số Weber được phân tích. Số Bond so sánh lực trọng trường với lực mao dẫn. Số Weber so sánh lực quán tính với lực mao dẫn. Vật liệu siêu kỵ nước là một trọng tâm. Chúng có khả năng đẩy lùi nước mạnh mẽ. Mao dẫn nhiệt trên các bề mặt này có thể gây ra chuyển động nhanh. Gradient nhiệt độ có thể đẩy hạt lỏng đi xa. Ngay cả khi lực hấp dẫn đang kéo hạt xuống. Hiệu ứng Marangoni tạo ra lực đẩy đáng kể. Kết quả chỉ ra các chiến lược để kiểm soát hạt lỏng trên các bề mặt này. Ứng dụng bao gồm tự làm sạch bề mặt và các cảm biến mới. Các yếu tố ảnh hưởng khác như tỷ lệ sức căng bề mặt cũng được xem xét.
4.2. Chuyển động hạt lỏng trên bề mặt dính ướt dưới mao dẫn nhiệt
Mô phỏng chuyển động của hạt chất lỏng trên bề mặt dính ướt được thực hiện. Mao dẫn nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc định hình chuyển động. Các yếu tố như tỷ số độ nhớt giữa chất lỏng bên ngoài và chất lỏng trung gian được nghiên cứu. Tỷ số bán kính tương đương của các hạt chất lỏng cũng được kiểm tra. Góc tiếp xúc ban đầu ảnh hưởng đến sự lan rộng của hạt. Khi có gradient nhiệt độ, lực Marangoni xuất hiện. Lực này có thể làm tăng hoặc giảm tốc độ lan rộng. Nó phụ thuộc vào hướng của gradient nhiệt độ. Nghiên cứu khám phá sự cân bằng giữa các lực khác nhau. Bao gồm lực nhớt, lực quán tính và lực mao dẫn. Kết quả cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiện tượng truyền nhiệt mao dẫn. Điều này hữu ích trong các ứng dụng như in phun và lớp phủ bề mặt. Hiểu rõ cơ chế này giúp tối ưu hóa các quy trình công nghiệp.
V.Phân tích thông số ảnh hưởng và biểu đồ trạng thái mao dẫn nhiệt
Phần này tổng hợp và phân tích các thông số ảnh hưởng khác nhau. Bao gồm tỷ lệ bán kính, tỷ lệ sức căng bề mặt, số Marangoni, số Bond, số Weber, và số Reynolds. Mỗi thông số này đều có vai trò riêng. Chúng định hình hành vi của hạt chất lỏng dưới tác động của mao dẫn nhiệt. Biểu đồ trạng thái được xây dựng để tổng hợp các kết quả. Biểu đồ này thể hiện các vùng hành vi khác nhau của hạt lỏng. Nó dựa trên sự kết hợp của các thông số. Các điều kiện tối ưu cho việc điều khiển hạt chất lỏng được xác định. Nghiên cứu cũng thảo luận về những nhận xét và kết luận từ các chương. Hạt chất lỏng hai lớp di chuyển trong kênh dẫn thẳng là một ví dụ. Tương tác trực tiếp với bề mặt rắn cũng được xem xét. Kết quả đạt được góp phần vào việc phát triển lý thuyết. Nó cũng mở ra hướng ứng dụng thực tiễn trong công nghệ và kỹ thuật.
5.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ bán kính và sức căng bề mặt lên tương tác
Tỷ lệ bán kính giữa các lớp chất lỏng bên trong và bên ngoài ảnh hưởng lớn đến biến dạng của hạt. Khi tỷ lệ này thay đổi, hình dạng và sự ổn định của hạt cũng thay đổi. Tỷ số sức căng bề mặt giữa các chất lỏng cũng là một yếu tố then chốt. Sự chênh lệch sức căng bề mặt tạo ra lực kéo hoặc đẩy. Lực này ảnh hưởng đến sự di chuyển và hình dạng của hạt. Mao dẫn nhiệt khuếch đại những ảnh hưởng này. Bởi vì gradient nhiệt độ làm thay đổi sức căng bề mặt cục bộ. Nghiên cứu đã chứng minh cách điều chỉnh các tỷ lệ này. Nó có thể được sử dụng để kiểm soát kích thước và vị trí của hạt lỏng. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống vi lỏng. Nơi cần độ chính xác cao trong việc thao tác chất lỏng. Các vật liệu có năng lượng bề mặt khác nhau cũng được xem xét.
5.2. Biểu đồ trạng thái và điều kiện tối ưu cho hiệu ứng Marangoni
Biểu đồ trạng thái cung cấp một cái nhìn tổng thể về các kịch bản tương tác. Biểu đồ này ánh xạ các giá trị của các thông số không thứ nguyên. Ví dụ như số Marangoni, số Bond và số Weber. Nó chỉ ra các vùng ổn định, biến dạng, hoặc chuyển động của hạt. Việc phân tích biểu đồ trạng thái giúp xác định các điều kiện tối ưu. Nó cho phép ứng dụng hiệu ứng Marangoni hiệu quả. Ví dụ, để đạt được tốc độ di chuyển mong muốn hoặc hình dạng nhất định. Hiểu được các ranh giới trong biểu đồ là quan trọng. Nó giúp tránh các điều kiện không mong muốn như sự phá vỡ hạt. Nghiên cứu này cung cấp thông tin quý giá cho thiết kế kỹ thuật. Nó giúp tối ưu hóa các thiết bị dựa trên truyền nhiệt mao dẫn. Nó cũng có ích trong việc phát triển vật liệu siêu kỵ nước mới.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (102 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Hòe NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HẠT CHẤT LỎNG VỚI BỀ MẶT RẮN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA MAO DẪN NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Hòe NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC CỦA HẠT CHẤT LỎNG VỚI BỀ MẶT RẮN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA MAO DẪN NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ Mã số: 9 44 01 08 Xác nhận của Học viện Người hướng dẫn 1 Người hướng dẫn 2 Khoa học và Công nghệ (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Hà nội - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dựa trên những tài liệu, số liệu do chính tôi tự tìm hiểu và nghiên cứu. Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất. Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
Nghiên cứu sinh Nguyễn Đình Hòe ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, NCS xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và tận tình chỉ bảo của PGS. Vũ Văn Trường và TS. Nguyễn Hồng Phan đã giúp đỡ NCS hoàn thành luận án tiến sĩ này. NCS xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy và đào tạo trong quá trình NCS học tập tại Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn trong nhóm Nghiên cứu “Cơ học lưu chất ứng dụng, Khoa Kỹ thuật Ô tô và Năng lượng, Trường Đại học Phenikaa” do PGS. Vũ Văn Trường hướng dẫn. NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cá nhân và tập thể thuộc Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ rất nhiệt tình trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng NCS xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ông, bà, bố mẹ, anh em trong gia đình, bạn thân của NCS đã có những hỗ trợ về vật chất cũng như tình thần giúp NCS hoàn thiện luận án.
Nghiên cứu sinh Nguyễn Đình Hòe iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC ………………………………………………………………………….iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC BẢNG. ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. x MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………1 Chương 1.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU. Các khái niệm cơ bản và định nghĩa. Các nghiên cứu về tương tác của hạt chất lỏng với bề mặt rắn có tính đến ảnh hưởng của mao dẫn nhiệt trên thế giới. Tương tác dạng cản trở.
Tương tác dạng trực tiếp. Tình hình nghiên cứu tương tác của hạt chất lỏng với bề mặt rắn có kể đến mao dẫn nhiệt ở Việt Nam. Một vài nhận xét về tình hình nghiên cứu chuyển động của hạt chất lỏng trên bề mặt rắn dưới tác động của mao dẫn nhiệt ở trên thế giới và ở Việt Nam. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC CỦA HẠT CHẤT LỎNG VỚI BỀ MẶT RẮN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA MAO DẪN NHIỆT.
Các hệ phương trình cơ bản và giả thiết đóng kín .2 Phương pháp theo dấu biên …. Xây dựng biên phân cách. Xác định đặc tính cho từng chất lỏng. Tính toán sức căng bề mặt.
Di chuyển biên phân cách. Mô hình toán thể hiện động lực học góc tiếp xúc giữa bề mặt rắn và hạt chất lỏng. Phương pháp giải và lược đồ giải. Rời rạc hóa thành phần khuếch tán và thành phần đối lưu.
Điều kiện biên cho vận tốc. Xấp xỉ hóa phương trình năng lượng. Điều kiện biên cho nhiệt độ. Nhận xét về kết quả đạt được.
Hạt chất lỏng hai lớp di chuyển trong kênh dẫn thẳng (tương tác dạng cản trở). Hạt chất lỏng tương tác trực tiếp với bề mặt rắn. Kết luận chương 2. MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC CỦA HẠT CHẤT LỎNG ĐA LỚP VỚI BIÊN DẠNG CỦA KÊNH DẪN THẮT LẠI TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẲNG NHIỆT…………………………………………………………………………….
Mô hình bài toán và phương pháp mô phỏng. Kết quả và thảo luận. Ảnh hưởng của số mao dẫn. Ảnh hưởng của tỷ lệ bán kính giữa hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài.
Ảnh hưởng của tỷ số sức căng bề mặt của hạt chất lỏng bên trong với hạt chất lỏng bên ngoài. Ảnh hưởng của tỷ số giữa bán kính hạt chất lỏng bên ngoài và bán kính kênh dẫn. Ảnh hưởng của độ thắt lớn nhất của kênh dẫn. Biểu đồ trạng thái.
Kết luận chương 3. MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC CỦA HẠT CHẤT LỎNG VỚI BỀ MẶT RẮN KHÔNG DÍNH ƯỚT CÓ KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA MAO DẪN NHIỆT……………………………………………………………………………. Mô hình bài toán và phương pháp mô phỏng. Kết quả và thảo luận.
Ảnh hưởng của số Marangoni. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích giữa hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài. Ảnh hưởng của tỷ lệ sức căng bề mặt của hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài. Ảnh hưởng của số Bond.
Ảnh hưởng của số Weber. Ảnh hưởng của số Reynolds. Biểu đồ trạng thái. Kết luận chương 4.
MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT CHẤT LỎNG TRÊN BỀ MẶT DÍNH ƯỚT DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA MAO DẪN NHIỆT. Mô hình bài toán và phương pháp mô phỏng. Kết quả và thảo luận. Ảnh hưởng của tỷ số độ nhớt giữa chất lỏng bên ngoài và chất lỏng trung gian.
Ảnh hưởng của tỷ số bán kính tương đương của hạt chất lỏng bên ngoài và bán kính hạt chất lỏng bên trong. Ảnh hưởng của góc tiếp xúc tĩnh. Biểu đồ trạng thái. Kết luận chương 5.
79 v KẾT LUẬN CHUNG. 81 HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI. 82 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA NCS. 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
84 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký Ý nghĩa Đơn vị hiệu Bo Số Bond Ca Số mao dẫn cp Hệ số nhiệt dung riêng đẳng áp J/(kg.K) f Biên phân cách FT Phương pháp theo dấu biên H Chiều cao miền tính toán m Hm Chiều cao lớn nhất mà hạt chất lỏng có thể nảy lên m Hs Chiều cao ổn định của hạt chất lỏng trên bề mặt rắn m Ii Hàm chỉ thị của biên bên trong Io Hàm chỉ thị của biên bên ngoài kmo Tỷ số dẫn nhiệt của chất lỏng trung gian với chất lỏng bên ngoài kio Tỷ số dẫn nhiệt của chất lỏng ở trong với chất lỏng bên ngoài k Hệ số dẫn nhiệt W/(m.K) LS Phương pháp Level-set Ma Số Marangoni nf Véc tơ pháp tuyến tại mặt phân cách m Oh Số Ohnesorge p Áp suất N/m2 pn Áp suất không thứ nguyên Re Số Reynolds Ri Bán kính hạt chất lỏng bên trong m Ro Bán kính hạt chất lỏng bên ngoài m Rio Tỷ số bán kính giữa hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài r Tọa độ hướng tâm m vii s Độ dài cung dọc theo bề mặt m t Thời gian s tc Thời gian tham chiếu s T Nhiệt độ o C, K Tn Nhiệt độ không thứ nguyên tr Thời gian mà hạt chất lỏng tiếp xúc với bề mặt rắn s t Thời gian không thứ nguyên u Véc tơ vận tốc m/s Uc Vận tốc tham chiếu m/s Vf Vận tốc của các điểm trên biên phân cách m/s VOF Phương pháp thể tích chất lỏng W Chiều rộng miền tính toán m z Tọa độ hướng trục m µi Độ nhớt động lực học của chất lỏng bên trong kg/(m.c) µm Độ nhớt động lực học của chất lỏng trung gian kg/(m.c) µo Độ nhớt động lực học của chất lỏng bên ngoài kg/(m.c) ri Khối lượng riêng của chất lỏng bên trong kg/m3 rm Khối lượng riêng của chất lỏng trung gian kg/m3 ro Khối lượng riêng của chất lỏng bên ngoài kg/m3 si Sức căng bề mặt của hạt chất lỏng bên trong N/m sio Tỷ số sức căng bề mặt giữa hạt chất lỏng bên trong và bên ngoài so Sức căng bề mặt của hạt chất lỏng bên ngoài N/m µio Tỷ số độ nhớt giữa chất lỏng bên trong và bên ngoài µmo Tỷ số độ nhớt giữa chất lỏng trung gian và bên ngoài rio Tỷ số khối lượng riêng giữa chất lỏng bên trong và bên ngoài rmo Tỷ số khối lượng riêng giữa chất lỏng trung gian và bên ngoài viii x Hoành độ m Xco Hoành độ của trọng tâm hạt chất lỏng bên ngoài m Xci Hoàn độ của trọng tâm hạt chất lỏng bên trong m y Tung độ m Yco Tung độ của trọng tâm hạt chất lỏng bên ngoài m Yci Tung độ của trọng tâm hạt chất lỏng bên trong m We Số Weber qe Góc tiếp xúc tĩnh của hạt chất lỏng và bề mặt rắn ° qD Góc tiếp xúc động của hạt chất lỏng và bề mặt rắn ° qDi Góc tiếp xúc giả định ° q0 Góc tiếp xúc ban đầu của hạt chất lỏng và bề mặt rắn ° ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Giá trị và phạm vi của các tham số mô phỏng trong một số nghiên cứu .38 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cách tạo hạt chất lỏng đa lớp [15] .2 Phân loại mức độ dính ướt của bề mặt rắn.3 Chuyển động của hạt chất lỏng trên bề mặt rắn [16]. Nhiệt độ cao hơn nằm bên trái của khung hình còn nhiệt độ thấp hơn nằm ở bên phải khung hình .4 Khái niệm góc giãn ra và góc co lại. a) Góc giãn ra qA. b) Góc co lại qR .5 Chuyển động của hạt chất lỏng trong kênh nối [20] .7 Hạt chất lỏng tách thành nhiều hạt chất lỏng nhỏ hơn và sau đó hợp lại [23] .6 Kênh dẫn có phần thu hẹp và mở rộng liên tiếp nhau [21] .8 Sự tách hạt của hạt chất lỏng bên ngoài .9 Chuyển động mao dẫn nhiệt của hạt dầu hỏa trên bề mặt rắn mịn.9a,b,c, d và e thể hiện hình dạng của hạt chất lỏng tại các thời điểm khác nhau [27] .10 Chuyển động của hạt dầu hỏa trên các bề mặt rắn khác nhau.
a) bề mặt rắn phẳng. b) Bề mặt rắn có rãnh song song. c) Bề mặt rắn có rãnh vuông góc. Trường nhiệt độ đặt vào có giá trị là 3°C/mm [28] .11 Chuyển động mao dẫn nhiệt của hạt chất lỏng trên bề mặt rắn, trường nhiệt độ không đổi được đặt ở biên phía trên của miền tính toán [30] .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ khám phá tương tác giữa chất lỏng và bề mặt rắn dưới tác động của mao dẫn nhiệt, mở ra hướng nghiên cứu mới trong vật lý chất lỏng.
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại học viện khoa học và công nghệ, viện hàn lâm khoa học và công nghệ việt nam. Năm bảo vệ: 2023.
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" thuộc chuyên ngành Cơ học chất lỏng và chất khí. Danh mục: Kỹ Thuật Nhiệt.
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" có bao nhiêu trang?
Luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" có 102 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Tương tác hạt chất lỏng với bề mặt rắn dưới mao dẫn nhiệt" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.