复杂流体相分离现象的研究:理论建模与数值模拟

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haohaohaobaichi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
这篇论文研究了高分子体系的粘弹性相分离现象,以及相分离与结晶的耦合动力学现象,包括理论建模和数值模拟。我们的工作强调的是对实验现象的物理解释,以及如何从数学上构造合适的模型来描述实验现象,至于数值计算方面,在我们的工作中它处于相对次要的地位,仅仅用来检验物理模型的实际可操作性。 我们首先介绍了一些物理现象,如相分离和结晶。然后介绍了如何从物理和数学上来认识这些现象,包括高分子的运动,高分子的粘弹性理论,相图的理论求解,热力学理论以及在热力学框架下建立的目前研究相变现象应用得最为广泛的金茨堡.朗道理论。 我们研究了高分子溶液的粘弹性相分离现象,针对目前比较成熟的Tanaka模型不满足热力学第二定律的缺点,利用对粘弹性相分离现象的物理认识,引入一个新的序参量一高分子的构象熵,用它来描述高分子与小分子在动力学行为上的差异,然后采用非平衡热力学中的通用手法,提出了一个新的满足能量耗散的模型。该模型不仅能够反映实验上的观测结果,在计算上具有更好的数值稳定性,更重要的是,它具有能量耗散的性质,换句话说,它满足热力学第二定律。此外我们还将体系推广到了高分子混合物的研究,针对不同的松弛时间以及松弛模量更为细致地研究了相分离生成的图案,从而加深对粘弹性相分离现象的理解。我们还研究了模型是否满足标度理论假设,计算结果发现,在相分离的前期阶段和末期阶段,体系的特征尺度随时间的增长与理论相符合,但对于相分离的中期阶段,也就是高分子粘弹性起主导作用的阶段,标度理论不再满足,而且此时体系的平均尺寸会有一个显著的减小,这些都是原Tanaka模型未曾提到的。 我们对于结晶和相分离耦合动力学过程的研究,针对的是韩志超课题组近年来关于这方面所作的实验,之所以选择他们研究的实验体系,是因为他们在实验中发现了一种全新的结晶机制一“涨落帮助结晶”,这种机制完全不同于单元系中的结晶机制,它与相分离发生的过程有着密切的关系。基于对实验现象的认识,我们利用金茨堡.朗道理论构造了一个唯象模型,而且模型中的大部分参数都可以通过拟合实验数据来得到,这就使得对模拟结果与实验现象作定性分析的同时也能作一些定量的比较。据我们所知,关于“涨落帮助结晶”这种新的结晶机制,尽管实验上已经有很多结果,但是动力学模拟方面还没有人提出过能反映该机制的模型,我们也计算了体系的特征尺度,发现它符合标度理论中的结论。
其他文献
本论文研究了时间尺度上的一类周期边值问题和几类具有一定的生物背景或实际意义的泛函微分方程的周期解存在性,并得到了一系列新的结果。 本论文的结构如下: 第一章,通过
多点边值问题源于物理学和数学的各个领域.很多水土和湿土动力学、弹性稳定性理论、以及非均匀电磁场理论中的问题都可以归结为带有多点边值条件的微分方程.非线性微分方程在
数据包络分析(Date EnvelopmentAnalysis,DEA)是数学、运筹学、数理经济学和管理科学的一个新的交叉领域。1978年著名运筹学家ACharnes和W.W.Cooper等人创建,并命名为DEA。DEA
日前,国际智慧城市博览会·上海浦东暨全球智慧城市高峰论坛新闻发布会在上海浦东召开。发布会现场,上海市浦东新区经济和信息化委员会副主任张爱平、上海市浦东新区商务委员
本文主要讨论了算子代数上一些映射的局部性.涉及的代数主要包括von Neumann代数、矩阵代数、三角代数以及Hilbert C*-模上的算子代数等,考虑的映射主要包括导子、Lie导子以及
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
批装箱问题是一类新的装箱问题,在实际生活中有着广泛的应用。与经典装箱问题不同,批装箱过程中,需装箱的物品按批到达,其中一批可以包含多个物品,且必须在下一批到达之前装好前一
我国电视娱乐节目作为电视观众喜闻乐见的娱乐形式,已经成为繁荣电视荧屏不可或缺的组成部分。但是,随着娱乐节目市场的扩大,电视文化的商业化、市场化倾向愈演愈烈,部分节目
近几十年来,关于电子动力学行为的模拟的数学理论被广泛研究。许多数学家和物理学家们越来越关注此类问题并且提出了许多的关于半导体材料和装置的数学模型。因为现在关于更好
新官上任,在烧火之前,往往先要来个“就职演说”,以阐述自己的施政纲领、任职计划以及愿望打算等等。有的还比较具体细致,一二三四、甲乙丙丁,头头是道,令人感动。然而,“离