针对乳浊液中液滴相互作用的DPD方法研究及应用
结题报告
批准号:
11402230
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
潘定一
依托单位:
学科分类:
A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
邓见、林昭武、滕录葆、汤琳、刘兰
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中文摘要
乳浊液,是指一种或多种离散相液体分布于另一种不相溶的连续相液体中的混合液,它广泛存在于食品工业、生物医药工业以及石油工业中。乳浊液中存在液滴的破碎、碰撞以及合并等复杂的物理现象,相比于悬浮液,对乳浊液的研究较为复杂。本项目拟通过耗散颗粒动力学方法对乳浊液的流变特性进行数值研究。首先,对现有的耗散颗粒动力学方法进行改进,建立润滑力以及van der Waals力的数值模型,使其能精确地模拟液滴间的碰撞以及合并等现象。其次,基于改进了的耗散颗粒动力学方法,对两个液滴的相互作用、包含离散相液滴和连续相溶液的两相乳浊液以及包含液滴、溶液和表面活化剂的三相乳浊液进行模拟,对液滴相互作用和乳浊液流变特性进行系统的研究,将乳浊液的流变特性与其微观结构建立联系。
英文摘要
Emulsion, i.e. dispersions of liquid droplets in a continuous liquid medium, has wide applications in industry, including food processing, bio-medical and pharmaceutical manufacturing and oil-gas transportation. Comparing with suspension, emulsion is more complicated due to droplet break up, droplets collision and coalescence. The main objective of this project is to study the rheological properties of emulsion with Dissipative Particle Dynamics method (DPD). The standard DPD method will be improved by incorporating the lubrication force model and van der Waals force model, with the aim that to simulate the process of droplets collision and coalescence accurately. With this improved method, droplet interaction and two kinds of emulsion, i.e. two-phase emulsion including dispersed droplets and continuous liquid and three-phase emulsion including dispersed droplets, surfactant and continuous liquid, will be numerically modelled. The droplet interaction, rheological properties as well as the correlation between emulsion’s rheological properties and its microstructure will be studied systematically.
乳浊液广泛存在于食品工业、生物医药工业以及石油工业中,乳浊液中存在液滴的破碎、碰撞以及合并等复杂的物理现象,相比于悬浮液,对乳浊液的研究较为复杂。本项目通过对耗散粒子动力学方法进行改进,建立粒子间润滑力/van der Waals力的数值模型,以两个液滴相互作用为研究对象,完成了数值方法的验证;以哑铃状高分子为典型模型,建立直接的计算模型,对高分子溶液的流变行为进行考察,得到与传统的Olodryd-B非牛顿模型一致的流变性质;在上述研究基础之上,对乳浊液的流变特性进行数值研究,考察了不同液滴体积分数、不同Re数情况下,乳浊液流变特性的变化,研究中捕捉到乳浊液的剪切变稀和粘弹性等性质,并将其流变特性与乳浊液的微观结构进行关联性分析。项目中,将改进的数值计算方法进一步拓展至平板Poiseuille流中液滴的横向迁移行为的研究,研究表明,液滴在不同粘度比、Ca数情况下,存在不同的平衡位置,研究结果可为颗粒液滴的分离提供借鉴。项目中,同时提出了基于Berendsen恒压器的压力边界条件的控制方法,并将其应用于气泡振荡的研究,这一方法可应用于微流控气泡、超声气泡动力学行为的研究之中。本项目执行期间,共发表SCI论文7篇,EI论文1篇,参加国际会议4次,培养硕士研究生2名,已毕业1名,联合培养博士研究生1名。通过项目研究,帮助项目成员与相关企业建立联系,期望通过项目成果为企业解决相关问题,并争取其他的后续资助。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Inertial effects of the semi-passive flapping foil on its energy extraction efficiency
半被动扑翼的惯性效应对其能量提取效率的影响
DOI:10.1063/1.4921384
发表时间:2015-05-01
期刊:PHYSICS OF FLUIDS
影响因子:4.6
作者:Deng, Jian;Teng, Lubao;Shao, Xueming
通讯作者:Shao, Xueming
Lees-Edwards boundary condition for simulation of polymer suspension with dissipative particle dynamics method
耗散粒子动力学方法模拟聚合物悬浮液的 Lees-Edwards 边界条件
DOI:10.1080/08927022.2015.1044455
发表时间:2016
期刊:Molecular Simulation
影响因子:2.1
作者:Pan Dingyi;Hu Jianxin;Shao Xueming
通讯作者:Shao Xueming
Application of Berendsen barostat in dissipative particle dynamics for nonequilibrium dynamic simulation
Berendsen恒压器在耗散粒子动力学非平衡动力学模拟中的应用
DOI:10.1063/1.4978807
发表时间:2017-03-28
期刊:JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子:4.4
作者:Lin, Yuqing;Pan, Dingyi;Shao, Xueming
通讯作者:Shao, Xueming
DOI:10.1080/08927022.2014.952636
发表时间:2015
期刊:Molecular Simulation
影响因子:2.1
作者:Pan Dingyi;Phan-Thien Nhan;Khoo Boo Cheong
通讯作者:Khoo Boo Cheong
Motion and deformation of immiscible droplet in plane Poiseuille flow at low Reynolds number
低雷诺数平面泊肃叶流中不混溶液滴的运动与变形
DOI:10.1016/s1001-6058(16)60673-x
发表时间:2016-08
期刊:Journal of Hydrodynamics
影响因子:2.5
作者:Pan Ding yi;Lin Yu qing;Zhang Ling xin;Shao Xue ming
通讯作者:Shao Xue ming
壁面展向震荡作用下的颗粒槽道湍流减阻机理研究
  • 批准号:
    Z25A020012
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    潘定一
  • 依托单位:
触变流体微观结构演变规律与宏观本构模型的关联性研究
  • 批准号:
    11972322
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    潘定一
  • 依托单位:
国内基金
海外基金