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原文传递双液相界面上颗粒电动运动研究

论文题名：	双液相界面上颗粒电动运动研究
关键词：	船舶润滑油液;双液相界面;金属颗粒;电动运动
摘要：	一直以来，快速且准确地润滑油液的金属颗粒进行检测与分离不仅可以清理润滑油液，并且对船舶动力系统进行有效地预测性维护。由于表面张力的存在，微颗粒极易被双液相界面吸附从而造成一定的富集效果，这使得双液相系统在颗粒的检测、分离以及回收等方面有着良好的应用前景。本文采用数值方法研究了附着在双液相界面颗粒的电动运动规律，揭示了界面弯曲、双液相界面双电层分布等因素对颗粒的电动运动的影响机理。主要研究内容如下：　　（1）建立了用以描述导电双液相电渗流的数学模型，数值模拟了微通道中双液相系统的流场分布。研究结果表明：除双电层区域外，流体剪切应力始终保持连续。液-液界面zeta电势会影响液-液界面处流速总变化量。壁面zeta电势绝对值的增大会增强通道中的流体流动，两相流体粘度比的增大则会抑制流体流动。　　（2）建立了颗粒在导电双液相界面中电动运动的三维数学模型，数值模拟了微通道中带负电的球形颗粒在双液相界面上的电动运动速度，研究了影响颗粒电动运动的主要因素。结果表明：随着颗粒表面zeta电势和双液相界面zeta电势绝对值的增大，颗粒趋向于向与电场相反方向运动，即沿电场方向速度大小减小。随着溶液-通道壁面zeta电势绝对值和颗粒尺寸的增大，颗粒趋向于沿电场方向运动，即沿电场方向速度大小增大，然而，随着两相溶液粘度比的增大，颗粒运动速度减小。　　（3）研究了颗粒尺寸、颗粒密度以及颗粒接触角对颗粒漂浮角和变形角的影响规律。结果表明：随着颗粒尺寸、颗粒密度的增大，变形角增大，漂浮角减小。漂浮角随接触角的增大而增大，变形角随接触角的增大先减小后增大，拐点在90°附近。　　（4）建立了颗粒在弯曲油-水界面上电动运动的三维数学模型，数值模拟带负电球形颗粒的运动速度，研究了界面弯曲对颗粒运动的影响。结果表明：变形角的增大造成油-水界面和颗粒表面局部电场增大，进而颗粒速度增大。随着颗粒zeta电势绝对值、颗粒密度和尺寸的增大，颗粒趋向于沿电场相反方向运动；随着油-水界面zeta电势绝对值的增大，颗粒趋向于沿电场方向运动。随着接触角的增大，在颗粒zeta电势较小时，颗粒趋向于向电场方向运动；反之，颗粒趋向于沿电场相反方向运动。　　本研究完善了颗粒在双液相界面中的电动运动理论，为润滑油液的金属磨粒等基于双液相系统的检测分离技术提供了理论指导。
作者：	余伟成
专业：	轮机工程
导师：	李冬青;宋永欣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2022