高剪切速率下电流变液的流动特性研究

迄今为止，对电流变效应所建立的力学模型和分析基本上限于低剪切速率流动，难以对高剪切速率下电流变液表观黏度下降但电流变效应依存作出合理的解释。包括电流变轴承在内的电流变器件大部分在高剪切速率下运行，这时如何解释和分析电流变效应的力学机理是一个迫切需要解决的理论问题，对电流变器件的设计也有重要意义。本项目基于电流变液的修正宾汉模型，从流体力学的基本方程出发，通过数值模拟，研究电流变液在高剪切速率条件下的力学机理。重点研究在挤压和剪切流中存在屈服面对电流变效应所产生的影响，包括在高剪切速率流动中电流变液表观黏度的变化规律，在不同电场强度下出现屈服面的可能性、屈服面位置以及随时间的演化规律。基于流体力学的稳定性理论分析基本流场和屈服面的稳定性，通过与实验结果对比，对高剪切速率下电流变效应的力学机理给出合理的解释，并建立理论分析和数值模拟的有效方法。