×

气流中带电粘毛细射流的搅动。 (英语) 兹比尔1382.34054

总结:带电粘毛细射流显示出不同的动力学行为,如锥形形成、破碎成液滴、搅动和卷绕,这取决于所考虑的参数范围。对于静电纺丝来说,鞭梢不稳定性是非常重要的,在以前的论文中已经通过稳定性分析进行了探讨。在这项工作中,我们提出了另一种模型框架,其中的不稳定性可以直接计算为渐近Cosserat杆描述的稳定平稳解。为此,我们采用了N.M.肋骨【Proc.R.Soc.Lond.,Ser.A,数学物理工程科学460,No.2051,3223–3239(2004;Zbl 1070.76019号)]通过描述关于以先验未知鞭打频率旋转的框架的射流动力学,其本身成为解决方案的一部分。杆模型考虑了拉伸、弯曲和扭转,并考虑了惯性、粘度、表面张力、电场和空气阻力。对于生成的参数化边界常微分方程的值问题我们提出了一种连续分配方法。在隐式六阶Runge-Kutta格式的基础上,引入了五阶配置格式,我们的延拓过程使得通过高维参数空间进行有效且稳健的仿真和导航成为可能。尽管所用的电力模型很简单,但数值结果非常令人信服,并且鞭梢效应的定性特征很好。

MSC公司:

34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
34个B08 常微分方程的参数相关边值问题
76D25型 尾迹和喷流
65升10 常微分方程边值问题的数值解
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] W.Arne、N.Marheineke、A.Meister和R.Wegener,旋转纺丝过程中粘性射流的Cosserat棒串模型的数值分析,数学。模型方法应用。科学。,20(2010),第1941-1965页·Zbl 1376.76012号
[2] W.Arne、N.Marheineke和R.Wegener,《弯曲粘性惯性射流从Cosserat杆到弦模型的渐近过渡》,数学。模型方法应用。科学。,21(2011),第1987-2018页·Zbl 1321.74034号
[3] J.Doshi和D.Reneker,{静电纺丝工艺和静电纺丝纤维的应用},J.Electrost。,35(1995),第151-160页。
[4] J.Feng,《带电非牛顿射流的拉伸:静电纺丝模型》,Phys。《流体》,14(2002),第3912-3926页·Zbl 1185.76123号
[5] J.Fenn、M.Mann、C.Meng、S.Wong和C.Whitehouse,《大生物分子质谱电喷雾电离》,《科学》,246(1989),第64-71页。
[6] J.Fernandez de la Mora和I.Loscertales,《高导电泰勒锥发射的电流》,J.流体力学。,260(1994),第155-184页。
[7] W.Gilbert,{it De Magnete},J.Wiley&Sons,纽约,1893年。P.F.Mottelay翻译,1600年原著。
[8] J.Guerrero、J.Rivero、V.Gundabala、M.Perez-Saborid和A.Fernandez-Nieves,《电气化喷气机的摆动》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,111(2014),第13763-13767页。
[9] E.Hairer、S.P.Nörsett和G.Wanner,《求解常微分方程I,非刚性问题》,第二版,Springer-Verlag,柏林,2009年·Zbl 1185.65115号
[10] M.Hohman、M.Shin、G.Rutledge和M.Brenner,《静电纺丝和电力喷流》,I.稳定性理论},《物理学》。《流体》,13(2001),第2201-2220页·Zbl 1184.76226号
[11] M.Hohman、M.Shin、G.Rutledge和M.Brenner,《静电纺丝和电力喷射》,第二版,《应用》,《物理学》。《流体》,13(2001),第2221-2236页·Zbl 1184.76227号
[12] J.Kierzenka和L.Shampine,{控制残差和误差的bvp解算器},J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,3(2008),第27-41页·Zbl 1154.65063号
[13] H.Y.Kim、M.Lee、K.Park、S.Kim和L.Mahadevan,《纳米陶瓷:静电纺丝聚合物纳米纤维的卷绕》,《纳米快报》。,10(2010年),第2138-2140页。
[14] D.Li和Y.Xia,{通过静电纺丝直接制备复合和陶瓷中空纳米纤维},Nano。莱特。,4(2004),第933-938页。
[15] D.Li和Y.Xia,《纳米纤维的静电纺丝:重塑轮子》,《高级材料》,16(2004),第1151-1170页。
[16] F.Li,X.-Y.Yin和X.-Z.Yin,{径向电场中粘性同流射流的不稳定性},《流体力学杂志》。,596(2008),第285-311页·Zbl 1165.76018号
[17] F.Li,X.-Y Yin和X.-Z Yin,{it带电粘性同轴射流的轴对称和非轴对称不稳定性},J.流体力学。,632(2009),第199-225页·Zbl 1183.76738号
[18] I.G.Loscertales、A.Barrero、I.Guerrero、R.Cortijo、M.Marquez和A.M.Gan͂A-n-Calvo,《通过带电同轴液体射流进行微/纳米封装》,《科学》,295(2002),第1695-1698页。
[19] N.Marheineke和R.Wegener,{湍流中纤维随机阻力的建模和应用},国际J.Multiph。Flow,37(2011),第136-148页。
[20] D.Reneker和A.Yarin,{静电纺丝喷射和聚合物纳米纤维},《聚合物》,49(2008),第2387-2425页。
[21] D.Reneker、A.Yarin、H.Fong和S.Koombhongse,{静电纺丝中聚合物溶液带电液体射流的弯曲不稳定性},J.Appl。物理。,87(2000),第4531-4547页。
[22] N.Ribe,{粘性射流的卷绕},Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,2051(2004),第3223-3239页·Zbl 1070.76019号
[23] N.Ribe,{液体绳索缠绕:天气学观点},J.流体力学。,812(2017),R2·Zbl 1383.76040号
[24] N.Ribe、M.Habibi和D.Bonn,《液体绳索卷绕的稳定性》,Phys。《流体》,18(2006),第268-279页·Zbl 1185.76642号
[25] G.Riboux、A.Marin、I.Loscertales和A.Barrero,《带电粘毛细射流的挥舞不稳定性表征》,J.流体力学。,671(2011),第226-253页·Zbl 1225.76136号
[26] J.Rivero-Rodriíguez和M.Peírez-Saborid,{重力对输送流体的悬臂管道颤振影响的数值研究},《流体结构杂志》,55(2015),第106-121页。
[27] Y.Shin、H.Hohman、M.Brenner和G.Rutledge,《静电纺丝的实验表征:电力喷射和不稳定性》,《聚合物》,42(2001),第9955-9967页·Zbl 1184.76227号
[28] G.Taylor,{电场中水滴的分解},Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,280(1964年),第383-397页·Zbl 0119.21101号
[29] S.Theron、A.Yarin、E.Zussman和E.Kroll,《静电纺丝中的多股射流:实验和建模》,《聚合物》,46(2005),第2889-2899页。
[30] S.Theron、E.Zussman和A.Yarin,《聚合物溶液静电纺丝控制参数的实验研究》,《聚合物》,45(2004),第2017-2030页。
[31] C.Thompson、G.Chase、A.Yarin和D.Reneker,{参数对根据静电纺丝模型确定的纳米纤维直径的影响},《聚合物》,48(2007),第6913-6922页。
[32] A.Yarin、S.Koombhongse和D.Reneker,《纳米纤维静电纺丝中的弯曲不稳定性》,J.Appl。物理。,89(2001),第3018-3026页。
[33] 曾永川,吴永武,裴振国,余春伟,{静电纺丝的数值方法},国际非线性科学杂志。数字。同时。,7(2006),第385-388页。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。