柴油、甲醇和水三组元乳化液流变特性的研究

对柴油，甲醇和水三组元乳化液的流变特性进行了研究，实验发现，乳化液在本实验的组分配比下近似为牛顿流体，而且乳化剂的种类，含量以及乳化液的组分均对乳化液的流变特性具有显著的影响，对于组分相同的乳化液，乳化液的粘度随着乳化剂含量和粘度的增加而增加；当乳化剂的含量和粘度相同时，若甲醇和水之间的相对质量分数保持不变，减少乳化液中柴油的质量分数（不少于50%），乳化液的粘度随之增加，水和甲醇的含量对乳化液粘度的影响比较复杂，还需要做深入细致的机理研究。     

阳离子型聚氨酯-脲水溶液的性质

由聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯（TDI）预聚后，经二乙烯三胺扩链，冰乙酸中和而制备了阳离子型聚氨酯-脲（PUU）水溶液，Ubbelohde毛细管粘度计测得PUU水溶液在不同浓度下的粘度，用Huggins和Kraemer方程及Fox和Flory等效圆球理论计算可知，PUU在水溶液中的分子尺寸随相对分子质量的增加而增加；加入小分子电解质后，PUU分子链尺寸变小，说明其构象由舒展变为卷曲，有效体系分数变小，粘度下降。研究表明，分子链中的空间位阻效应是决定聚氨酯-脲在水溶液中分子尺寸的主要因素，水溶液中PUU分子尺寸与真溶液中溶质分子尺寸（10^-10m-10^-9m)相近，水溶性PUU的流变特性说明，不同浓度的水溶性PUU都为牛顿流体，表观粘度不随剪切速率而变；水溶性PUU稀溶液的粘度都相近，与乌氏毛细管粘度计法测得的结果也相近，且与相对分子质量基本无关；随着溶液浓度的增加，其粘度也随之增加，而水溶性PUU浓溶液的粘度随相对分子质量的增加而减小，PUU水溶液的牛顿型流变行为也说明该分子链在水中的形态是稳定的，不受外界剪切应力的影响。     

非牛顿流体中溶质分散的一种近似理论

本文对溶质在作圆管流动的非牛顿流体中非定常分散过程进行了理论研究。讨论了三种微观结构的非牛顿流体模型——微极流体、等温双极流体和偶应力流体。利用奇异摄动方法(多重尺度法),取三个时间尺度:t_0=t,t_1=εt,t_2=ε~2t(ε<<1),导出等效扩散系数、分散方程的近似形式及其一致有效的解析解。等效扩散系数D'=D+U~2a~2/48DK由分子扩散系数和表现扩散之和组成。在牛顿流体情况,本方法得到的等效扩散系数和Aris的结果完全相同。本方法适用于研究已知圆管流速分布的任意流体模型中溶质的分散问题。本文结果同样可以直接推广于其它非牛顿流体模型,例如三阶Rivlin-Erickson流体,Reiner-Philippoff流体等,只要其流速分布可以表达为 V={0,0,1-r~2-f(r)}的形式。     

具产出压力的幂律流体的流动问题

给出了具产出压力的幂律体的一维流动的数学模型,它的一个初边值问题归结为一个新的自由边界问题.对m=1的情形,此问题等价于一个抛物拟变分不等式.对m≥1的一般情形我们得到了唯一性定理,而当m=1时存在性也得到了.     

黄原胶溶液减阻特性实验

采用较粗水平圆管对两种温度多种浓度黄原胶溶液进行了较系统的实验研究,并应用Metzner-Reed广义雷诺数定义,对管道中不同流动状态的广义雷诺数进行了计算,得到了Fanning系数和广义雷诺数关系图,发现黄原胶溶液从层流到紊流转捩点的广义雷诺数随着溶液浓度的升高而增大,给出了转捩点广义雷诺数与溶液浓度变化的关系表达式.此外还发现:在层流区,黄原胶溶液的Fanning阻力系数与广义雷诺数之间具有良好的线性关系,与牛顿流体阻力系数图吻合,这与前人的理论分析及实验研究结果一致;在紊流区,黄原胶溶液具有明显的减阻效应,减阻效应随着溶液浓度的升高而增大.     

关于确定自由边值问题系数k的一类反问题

讨论了由非牛顿流体流动引起的一类自由边值问题的一个反问题.通过变量和函数变换,作逼近函数和估计等方法,证明了对给定的初边值和石油产量,此反问题存在弱解.     

偏心环空中内管壁受非牛顿流体作用力的数值计算

由于聚合物溶液特有的非Newton流变性,聚驱抽油机井产生了诸如泵效下降、抽油杆偏磨等问题.为研究非Newton流体对内管壁的作用力,分别选用变系数二阶流体和幂律流体模型,建立了流体在偏心环空中流动的基本方程,以及内管壁受非牛顿流体作用力的数学模型;通过有限差分法对流动的基本方程进行了数值求解;并以HPAM水溶液为例,计算了内管做轴向匀速运动时受非牛顿流体的作用力;分析了压力梯度、偏心度、内管速度等对内管壁受力的影响.结果表明,内管壁所受流体作用力在x方向的合力Tx主要受法向应力差的影响,而合力的方向则受压力梯度、偏心度、内管速度等的共同影响;z方向的合力Tz与Tx相比在工程上可以忽略.     

粗糙齿面啮合的热弹流润滑分析

在王晓力等的基于平均流量模型的广义Reynolds方程的基础上,进一步建立了综合考虑流体的非牛顿特性、可压缩性、齿面粗糙度效应及热效应的线接触混合弹流润滑的广义Reyn-olds方程;并采用多重网格法求解润滑方程组,采用逐列扫描步进法求解温度控制方程,获得了渐开线齿轮传动混合热弹流润滑的完全数值解。对部分算例,分别分析了一对轮齿从入啮到脱啮的整个啮合过程中最大主剪应力和平均油膜厚度的变化规律。计算结果表明,计入齿面的粗糙度效应后,轮齿接触应力显著增大,这必然会对轮齿接触疲劳强度产生重要影响,因此,基于Hertz理论进行齿轮接触疲劳强度设计有失安全性。     

偶应力流体的Riabouchinsky型精确解

本文目的是研究时间依赖的Riabouchinsky型偶应力流体的精确解.通过预设流函数的特定形式,我们获得了流体运动的定常和非定常解.结果表明,偶应力流体的速度场强烈地依赖于流体的物质参数.     

流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度

利用待定系数法对牛顿流体在内管做行星运动的环空中流动的运动方程进行了变换,得到了给定流量条件下牛顿流体在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度计算公式.采用有限差分法对水在内管做行星运动的环空中流动的压力梯度进行了数值计算.结果表明,压力梯度随环空偏心度的增大而减小,随流量的增大而增大.