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微通道中高分子溶液Poiseuille流的耗散粒子动力学模拟

许少锋 汪久根

微通道中高分子溶液Poiseuille流的耗散粒子动力学模拟

许少锋, 汪久根
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  • 利用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法模拟了微通道中高分子溶液的Poiseuille流动.研究表明, 微通道中的高分子溶液呈现非牛顿流体特性, 可以用幂律流体来描述流动行为, 高分子浓度越大, 幂律指数n 越小. 高分子链与壁面的流体动力学相互作用以及布朗扩散率梯度控制着高分子链的横向迁移. 由于传统的DPD方法中壁面诱导的流体动力学作用部分被屏蔽, 高分子链将向壁面方向迁移, 并且随着流场增强, 高分子链向壁面方向迁移越明显. 未被屏蔽的流体动力学相互作用和布朗扩散率梯度相互竞争, 使高分子链在微通道内的质心分布呈双峰状, 通道中心处高分子浓度出现局部最小值. 当通道宽度减小、强受限时, 壁面与高分子链间的流体动力学相互作用可能全部被屏蔽, 而布朗扩散运动弱, 高分子向壁面方向有微弱的迁移.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50775202)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: J20081235)和浙江省自然科学基金(批准号: Z1100475)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-17
  • 修回日期:  2013-03-08
  • 刊出日期:  2013-06-05

微通道中高分子溶液Poiseuille流的耗散粒子动力学模拟

  • 1. 浙江大学机械工程学系, 杭州 310027
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50775202)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: J20081235)和浙江省自然科学基金(批准号: Z1100475)资助的课题.

摘要: 利用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics, DPD)方法模拟了微通道中高分子溶液的Poiseuille流动.研究表明, 微通道中的高分子溶液呈现非牛顿流体特性, 可以用幂律流体来描述流动行为, 高分子浓度越大, 幂律指数n 越小. 高分子链与壁面的流体动力学相互作用以及布朗扩散率梯度控制着高分子链的横向迁移. 由于传统的DPD方法中壁面诱导的流体动力学作用部分被屏蔽, 高分子链将向壁面方向迁移, 并且随着流场增强, 高分子链向壁面方向迁移越明显. 未被屏蔽的流体动力学相互作用和布朗扩散率梯度相互竞争, 使高分子链在微通道内的质心分布呈双峰状, 通道中心处高分子浓度出现局部最小值. 当通道宽度减小、强受限时, 壁面与高分子链间的流体动力学相互作用可能全部被屏蔽, 而布朗扩散运动弱, 高分子向壁面方向有微弱的迁移.

English Abstract

参考文献 (33)

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