可控流场中纤维聚集态结构动力学演变过程的群体平衡模拟

基本信息
批准号:21406059
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:宗原
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙斌,奚桢浩,唐豪,柏德鸿
关键词:
纤维增强聚合物基复合材料群体平衡模拟多相系统纤维聚集态结构
结项摘要

The manufacture process of fiber reinforced polymer composites is a typical multiphase flow. This process involves dynamic evolution of fiber-fractal aggregates, which determines the formation of composites' meso-scale structure. This project is intended to combine experimental methods and numerical simulation, to capture and analyze time-space evolution regularity of the fiber-fractal aggregates in Taylor-Couette flow, which is used as controlled shear flow, construct aggregate and breakage kernel function, establish population balance model and couple it with two-fluid model. The research will investigate the interactive effect between continuous phase and discrete phase, and study key factors affecting formation and transformation of fiber-fractal aggregation structure.Besides, synergy relationship between macro controllable factors and fiber-fractal structure will be established. The results will be beneficial to prediction, optimization and regulation of the structure of fiber reinforced polymer composites as well as its manufacturing process. Moreover, the results will also provide theoretical support for manufacturing of thermoplastic polymer composites with high performance and high stability.

纤维增强聚合物基复合材料加工过程为典型的多相系统,其中涉及一系列纤维聚集态结构的动力学演变过程,对复合材料介尺度结构的形成起决定性作用。本项目拟采用实验研究和数值计算,以Taylor-Couette流场作为可控剪切流场,捕捉、分析剪切流场中纤维聚集态结构的时空演变规律;以此构建描述纤维聚集态结构聚并、破碎过程的核函数,建立群体平衡模型,并与双流体模型耦合,研究连续相与离散相之间相互作用机理,考察影响纤维聚集态结构形成、转变的关键因素,建立宏观可控因素及纤维聚集态结构之间的协同关系。研究结果将用于预测、优化、调控纤维填充聚合物基复合材料结构及其制备过程,为制备高性能、高稳定性的热塑性聚合物基复合材料奠定理论基础。

项目摘要

纤维填充聚合物基复合材料的性能不仅取决于纤维及聚合物自身性能,还与纤维聚集态的存在形式密不可分,其制备过程的流场特性对其形成过程起决定性作用。本项目针对纤维增强聚合物基复合材料加工过程中纤维聚集态结构的动力学演变过程,结合实验和数值模拟,通过构建可控Taylor-Couette流场,观测了纤维束在剪切流场中的分散过程,定量表征了纤维分散程度,提出了一种测试纤维束内聚力的方法;在此基础上,构建了考虑纤维聚集体结构动力学演变的数学模型,定量表征湍流场对纤维分散过程的影响;考虑到纤维聚集体在运动过程中存在复杂的几何演变,尝试建立了普适性更强的MRT格子Boltzmann方法,提供一种可用于模拟聚合物复合材料制备过程的介尺度数值计算方法;进一步,将研究结果应用于对流态化玻纤毡增强热塑性树脂基复合片材制备工艺的改进,获得了性能更为均匀、稳定的热塑性复合片材,可满足工程领域对高性能片材的要求。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019

宗原的其他基金

相似国自然基金

1

蛋白质在流场中结构转变的非平衡分子动力学模拟研究

批准号:21103195
批准年份:2011
负责人:任瑛
学科分类:B0707
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

聚乙烯微结构的精确定制与聚烯烃聚集态结构演变过程的研究

批准号:21274070
批准年份:2012
负责人:陈忠仁
学科分类:B0109
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
3

基于多层次聚集态结构演变的微孔薄膜流延拉伸成形机理与工艺调控研究

批准号:51675308
批准年份:2016
负责人:牟玥
学科分类:E0508
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
4

多尺度方法模拟无定形有机聚集体的激发态动力学过程

批准号:21503118
批准年份:2015
负责人:马会利
学科分类:B0302
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目