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弯曲扩张通道纤维悬浮流中纤维取向分布研究

张启华  林建忠  李月仙  
【摘要】:本研究数值模拟了弯曲扩张通道纤维悬浮流中的纤维取向分布。采用有限体积法、等参变换插值和龙格-库塔法计算基本流动,纤维的轨迹和取向演变,给出不同初始纤维取向、入口速度、入口位置和纤维长径比r_p情况下纤维的取向分布。结果说明,随着入口速度的增加,纤维取向转到流动方向的速率也增加;越靠近壁面的纤维,其取向转到流向的时间也越短;在流道的中心区域,纤维取向与流向一致的特征更不明显。当r_p3时,随着r_p的减小,纤维取向在流向周围摆动变得频繁;但当r_p3时,r_p的作用变得很弱。纤维的初始取向分布状况对于纤维在通道中的后续运动影响不大。论文还求解了Fokker-Planck方程,从而给出在考虑纤维间相互作用情况下纤维的稳定取向分布。

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