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《华南理工大学》 2000年
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泡沫塑料成型气泡膨胀阶段气泡振动机理的研究

刘小平  
【摘要】:本文研究在泡沫塑料成型过程中,气泡膨胀阶段的气泡振动机理,阐明气泡振动产生的原因,揭示气泡振动的规律和特性,讨论气泡振动的影响因素及其对气泡振动的作用规律,分析气泡振动对气泡膨胀的影响,寻找控制气泡振动的方法和途径。这一方面在理论上丰富了泡沫塑料成型的气泡膨胀机理,在另一方面对严格控制泡沫塑料成型加工过程,提高泡沫塑料制品的性能等都具有重要的实践指导意义。 在气泡膨胀过程中气液两相共存,气泡膨胀机理复杂,影响因素较多,前人的研究着重单独考虑气泡膨胀体系(BES)的液相而忽视了气相,不能正确反映气泡膨胀过程的气泡振动行为,所以本文对气泡膨胀体系的液相和气相两方面同时进行研究,揭示了气泡膨胀阶段气泡振动的本质和规律。 本文从物理现象上阐明气泡振动产生的原因,对气泡膨胀体系的液相进行研究,引进粘弹本构方程,得到液相控制气泡振动的数学模型即气泡膨胀方程,在数学上线性化气泡膨胀方程,得到线性近似解析解。从此解的数学和物理意义上揭示了线性气泡振动的本质和特性,为验证数值求解结果的正确性和可靠性提供判据。 本文在研究气泡膨胀体系的气相时,把气相作为一个独立的物系,运用气体热动力学理论,研究它的传递行为,建立气泡膨胀体系中气相传递过程的守恒方程组,运用摄动理论处理该方程组,化解了数学求解的难点,最后推导出气泡膨胀体系气相控制气泡振动的数学模型。 联立气泡膨胀体系中气液两相控制气泡振动的数学方程,即构成气泡振动问题的理论求解方程组,然后对方程组进行离散求得数值解。比较数值解与线性近似解析解,发现它们在解释气泡振动的主要特征和规律方面是一致的,近似解析解可以验证数值解的正确性和可靠性,反过来数值解又避免了近似解析解隐盖某些实际物理现象的可能,反映了实际问题的非线性过程。因此将数值计算方法和解析求解方法结合起来,解答复杂的非线性数学问题,是理论分析研究中很值得借签和参考的方法。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TQ328

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