PDF《颗粒质量导致的电流变液结构演化特征 ！》

进入跃迁状态后速度 剖面出现了峰值 (图*(1) ) , 随后流体又回复到柱塞 状态, 中部出现了更宽的柱塞区 (图*(2) ) ! 与不考虑惯性项相比: 一是跃迁区出现的峰值 明显减小;

二是流体回复到柱塞状态时, 柱塞区的宽 度增加! ,!电流变液泊肃叶流动行为的实验观测 ! # 实验装置及方法 图/是流动观察装置系统示意图! 两块平行的 - - $ % / 期 赵晓鹏等: 颗粒质量导致的电流变液结构演化特征 图!考虑惯性项效应的三维速度剖面演化图 图 泊肃叶流动装置示意图 透明玻璃电极 #+) 构成了观察电 流变液泊肃叶流动的电流变阀- 每块玻璃透明电极 的内表面涂有一层很薄的导电膜作为电流变阀的电 极-由于电极是透明的, 因此可以沿电流变液链和垂 直链的两个方向观测流体的流动过程-实验中, 以一 定的流速将电流变液注入电流变阀, 给两极板加电 场, ../ 摄像头拍摄到电流变液在加电场时的结构 演化过程, 同时可通过监视器用肉眼观察流动过程- 录像机 (0.1) 将这一过程记录到磁带上- 事后通过 计算机附带的视频卡, 将录像机磁带中的图像通过 视频接口与视频卡输入计算机, 并转换为视频文件- 通过 23.%(*4$) 视频卡的应用程序 056)7 .%(*4$) 将 视频图像按帧采集, 对比每一帧图像差别, 可得到电 流变液流动的结构演化、 速度剖面、 流量等一系列数 据-本实验中还用照相机拍下了观察到的现象- 平行板电流变阀由两块透明玻璃电极 (一面涂 有导电金属薄层, 导电性能良好) 与两块普通玻璃粘 合而 成- 阀长89- 9::, 截面长为;

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- ::, 宽为0 的高压直流电源-实验中电流变 液颗粒采用精制淀粉, 粒度约为 !9 ! :, 基液是变压 器油 (其黏滞阻力较小) , 配制成体积分数为 ;

9?和@9?的两种电流变液- ! # 实验结果与讨论 ;

= 采用浓度为;

9? 的电流变液, 加外电场@990A:: 时, 链迅速形成, 在较低外加压力作用下, 链向前突出, 且在中间部分较平缓 (如图 <

(%) ) , 图 中所观察现象的背景为黑色, 电流变液的链柱结构 呈白色, 所得实验结果与模拟出来的二维颗粒位置 (图B) 分布相符- @= 随着压差的增加, 靠近边缘处的链与中间部 分链之间最容易断裂- 中间这一部分链在压差作用 下向前运动, 与别的链形成一断裂重组过程-而靠近 极板处这一段链随着压差增加, 倾斜且与极板法线 的夹角增加, 如图 <

(%) - 若保持压差不变, 电场强度 增加 (电场强度为 !990A::) , 链与极板法线的夹角 减小-若首先保持电场强度不变, 增大压差, 流道宽 度增加;

反之, 如果压差保持不变, 而电场强度增加, 则流道宽度减小- 压差 ! 继续增大, 当!超过某一 值!% 时, 靠近极板链与极板接触区的粒子断裂, 形 成漂移链-这段漂移链在向前运动过程中会与其他 链重组成新的链- B= 电场强度为 @990A::, 在压差增加的过程 中, 当压差不超过某一值 !:%C 时, 极板处颗粒不移 动, 形成接触区- 压差超过 !:%C 时, 粘附在极板上的 颗粒移动;

增加电场强度至 !990A::, 即使压差达到 !:%C, 吸附在极板上的颗粒也不移动- 从实验现象中 还可知靠近极板处的颗粒在一定的压差作用下并没

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物理学报 ;

卷图!实验观察的颗粒结构演化过程图 有向前移动, 而是紧紧的吸附在极板上, 形成一接触 区, 如图 ! ( ) 上下极板所示# 进而证明了文献中 极 板壁上的颗粒静止不动 这一假设的正确性# $% 采用浓度为 &