讲座教程实验室小组工作外部在线项目分配私人研究总计20 30 50 100教育目标流变性负责研究物质的变形和流动。这个科学领域的重点是研究“复杂流体”的流动行为,例如聚合物,生物流体系统,糊状,食品和其他化合物,这对于广泛的工程应用非常重要。这些流体通常被称为非牛顿,在流动其行为时会显着偏离简单且报告的牛顿流体反应。该模块的目的是介绍流变领域的基本思想和原理以及在内部检查的各种复杂系统,同时还介绍通常用于研究这些流体的现有程序和方法。在完成模块完成的学习结果预期能够:LO1了解流变领域的重要性及其在研究非牛顿流体在一系列现有应用中的流动的重要性基于连续方法的行为LO3了解多相界面流的基本方面,其管理方程以及它们在工程应用中的相关性。 对采用用于模拟界面流的高级计算技术有基本的理解。在完成模块完成的学习结果预期能够:LO1了解流变领域的重要性及其在研究非牛顿流体在一系列现有应用中的流动的重要性基于连续方法的行为LO3了解多相界面流的基本方面,其管理方程以及它们在工程应用中的相关性。对采用用于模拟界面流的高级计算技术有基本的理解。注意:在课程中,学生将不会执行实际数值模拟。
摘要:磁性小型软体机器人非常适合有针对性的药物管理、微操作和微创手术,因为它们可以非侵入性地进入狭窄的位置。目前可用的磁力操作小型软机器人基于弹性体(硅胶)和流体磁流体或液态金属,但它们有缺点。以弹性体为基础的机器人难以变形,这使得它们在极其狭窄的空间内难以操纵。虽然它们可能更容易变形,但基于流体的机器人形态不稳定,环境适应能力有限。本研究展示的非牛顿流体磁驱动粘液机器人结合了流体机器人显著的变形能力和弹性体机器人的灵活性。这些粘液机器人可以在复杂环境中的不同表面上移动,并通过直径小至 1.5 毫米的微小通道导航。它们执行的任务包括运输、摄取和抓取固体物品。磁性粘液机器人结合了非牛顿流体和弹性体的特性,为靶向药物输送和微创手术提供了有希望的解决方案。这些机器人可以在狭小而复杂的环境中移动,执行运输、摄取和抓取固体物体等任务,并适应各种表面。本综述讨论了磁性粘液机器人的设计、制备和应用,强调了它们在稳定性和生物相容性方面面临挑战的情况下,在彻底改变生物医学操作方面的潜力。关键词:粘液磁机器人,非牛顿流体,靶向药物输送系统,弹性体,磁流体,个性化医疗 1.简介 体积小且对外界信号有反应的机器人更加用户友好且侵入性更小,[1] 使其成为生物医学应用 [2] 的激动人心的候选者,例如具有微创手术和细胞移植的靶向药物输送系统。对于小型机器人控制,外部磁场是一种潜在的解决方案,因为它安全、准确且反应时间快。软弹性体与硬磁颗粒相结合用于制造大多数磁驱动软体机器人。
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Core Research Areas: Transport Phenomena, Heat Transfer, Thermodynamics, Biomass to value- added products, Catalysis, Reaction Engineering, Kinetic Modeling, Water Treatment, Hydrocarbon Engineering, Upstream and Downstream Petroleum Technology, Solid Waste Management, Nanomaterials and Nanotechnology, New and Renewable Energy, Functional coatings, Polymers, Polymeric coatings, Process Modeling and Simulation, Membrane Separation Processes, CO2 Sequestration, Edible films and coatings, Green Energy, Waste to Wealth, Coatings for Energy and Environment, Waste to Energy, Photo-catalysis, Photo-Electrolysis of water, Green Hydrogen, Self-Cleaning Cement, Environmental Engineering, Chemical Process Safety, Process Dynamics and Control, Fire Retardant Materials, Hydrogels, Waste Water Treatment, Smart Materials, Polymeric films, Renewable Energy, Energy Technology, Environmental Remediation,建筑材料,纺织流出的处理,木质纤维素生物量,计算流体动力学(CFD),非牛顿流体,多孔培养基流动,纳米流体流动,生物启发的粘合剂,微耗足设备,胶体悬架,复杂的综合体和复杂的系统模型,模型,模型。
构建材料从其内部结构元素的几何布置中得出其性能。他们的设计依赖于连续的成员网络来控制大块的全球机械行为。在这项研究中,我们引入了一类材料,这些材料由离散的串联环或三维网络中的笼子颗粒组成,形成了多重型构建材料(PAMS)。我们提出了一个通用设计框架,将任意晶体网络转化为粒子串联和几何形状。响应小的外部载荷,PAM的行为就像非牛顿流体一样,显示出剪切粉状和剪切厚的响应,可以通过其融合拓扑控制。在较大的菌株下,PAM的行为像晶格和泡沫一样,具有非线性应力 - 应变关系。在Mictoscale,我们证明PAM可以响应于应用的静电电荷而改变其形状。PAM的独特特性为开发刺激反应材料,能量吸收系统和变形体系结构的路径铺平了道路。p
摘要:在热量和传质应用领域,非牛顿流体被认为起着非常重要的作用。本研究检查了可渗透锥和板上在可渗透锥和板上的磁性水力动力学(MHD)生物感染的眼环流体流动,考虑到粘性耗散(0.3≤EC≤0.7),均匀的热源/水槽(-0.1≤q0 q0≤0.1),以及激活能量(-0.1≤q0 q0≤0.1),激活能量(−1 ucivation usitation(-1)。这项研究的主要重点是检查MHD和孔隙率如何影响微生物的流体中的热量和传质。相似性转换(ST)将非线性偏微分方程(PDE)更改为普通微分方程(ODE)。凯勒盒(KB)有限差方法求解了这些方程。我们的发现表明,添加MHD(0.5≤M≤0.9)和孔隙率(0.3≤γ≤0.7)效应可改善微生物扩散,从而提高质量和传热速率。我们将发现与先前研究的比较表明它们是可靠的。
Core Research Areas: Transport Phenomena, Heat Transfer, Thermodynamics, Biomass to value- added products, Catalysis, Reaction Engineering, Kinetic Modeling, Water Treatment, Hydrocarbon Engineering, Upstream and Downstream Petroleum Technology, Solid Waste Management, Nanomaterials and Nanotechnology, New and Renewable Energy, Functional coatings, Polymers, Polymeric coatings, Process Modeling and Simulation, Membrane Separation Processes, CO2 Sequestration, Edible films and coatings, Green Energy, Waste to Wealth, Coatings for Energy and Environment, Waste to Energy, Photo-catalysis, Photo-Electrolysis of water, Green Hydrogen, Self-Cleaning Cement, Environmental Engineering, Chemical Process Safety, Process Dynamics and Control, Fire Retardant Materials, Hydrogels, Waste Water Treatment, Smart Materials, Polymeric films, Renewable Energy, Energy Technology, Environmental Remediation,建筑材料,纺织流出的处理,木质纤维素生物量,计算流体动力学(CFD),非牛顿流体,多孔培养基流动,纳米流体流动,生物启发的粘合剂,微耗足设备,胶体悬架,复杂的综合体和复杂的系统模型,模型,模型。
建筑规模的增材制造 [1] 正在兴起,以扩大设计选择性并提高生产率。迄今为止,用于砂浆骨干建筑的材料挤出 AM 技术 [2] 势不可挡。砂浆是一种典型的非牛顿流体,特别是宾汉流体。在砂浆流动中,施加的应力应高于屈服应力,这会导致从弹性变形转变为粘性流动。此外,粘弹性行为取决于随时间变化的结构变化,这称为触变性 [3]。在材料挤出增材制造中,加工能力和零件健康度主要取决于砂浆原料的触变性。可泵送性、可挤出性、可粘合性和可施工性是关键性能属性 [4]。其中,在本研究中,通过改变新鲜砂浆原料中的水粘合剂比来评估可施工性。可施工性定义为在珠粒逐层堆叠时遇到的增量重力下维持覆盖珠粒形状的能力。在实际情况下,重力增量周期根据零件设计和构建策略而变化。较小的零件和更快的行进速度减少了垂直重叠的间隔时间。在间隔时间内,重叠的珠子处于静止状态,水分干燥和水合反应改变了内部结构。在这种情况下,竞争
这里的r和l分别是圆柱体的半径和长度,η是流体的粘度,κ是培养基的渗透性。darcy从Poiseuille的定律开始对渗透率进行解释,该定律从Poiseuille定律开始,该定律适用于空缸,并预测Q POIS =πr4 p/(8ηl)。他认为,在介质中,只有沿着非交流薄通道,半径r c r的每个流量才有可能,并且可以将渗透率鉴定为κ〜N CH r 2 c,n ch n CH,每个单位表面的开放通道数量[2] [2]。这种经验定律不仅适用于沙子中流动的水,还适用于嵌入多孔培养基中的所有牛顿流体[3](即具有强烈的异质性的复杂结构,例如土壤,岩石或沙子[4-7])。确实,对于这种流体,n Ch是压力无关的,因为在每个通道中,对于任意的弱压力而言发生了。对于另一类的流体,例如悬浮液[8],凝胶[9],重油[10],浆液或水泥[11],这不是这种情况。对于这些流体,随着施加的压力p而生长。实验[13,14]和数值模拟[15-17]表明,Darcy定律确实被修改:低于阈值压力P 0没有流量,而在其上方,该流量随着p非线性生长。观察到三个流动状态[18,19]:i)最初,流动在p -p 0中线性生长,渗透率很小,〜1 /r 2; ii)对于较大的压力,流量为(p-p 0)β
本研究探索了粘弹性湍流中自由悬浮的有限尺寸纤维的动力学。对于悬浮在牛顿流体中的纤维,Rosti 等人确定了两种不同的拍动方式(Phys. Rev. Lett.,第 121 卷,第 4 期,2018 年,044501):一种由流动的时间尺度主导,另一种由与其固有频率相关的时间尺度主导。我们在这项研究中探索了纤维动力学如何受到载体流体弹性的影响。为此,我们在参数空间中对双向耦合纤维-流体系统进行直接数值模拟,该参数空间涵盖不同的 Deborah 数、纤维弯曲刚度(柔性到刚性)以及纤维与流动之间的线密度差(中性浮力到密度大于流体的纤维)。我们研究了这些参数如何影响各种纤维特性,例如拍打频率、曲率以及与流体应变和聚合物拉伸方向的对齐。结果表明,中性浮力纤维根据其柔性,会随着流动而发生大时间尺度和小时间尺度的振荡,但随着聚合物弹性的增加,较小的时间尺度会受到抑制。聚合物拉伸对密度大于流体的纤维没有影响,当其柔性时,它会随着流动而发生大时间尺度的拍打,而当其刚性时,它会以其固有频率拍打。因此,当纤维呈中性浮力时,特征弹性时间尺度具有次要影响,而当纤维变得更具惯性时,其影响则不存在。此外,我们还探索了纤维的弯曲曲率及其与流动的优先对齐,以确定粘弹性在改变耦合流体结构动力学中的其他作用。惯性纤维的曲率较大,对聚合物存在的反应较弱,而中性浮力纤维则表现出定量变化。密度较大的纤维的可察觉的被动性再次反映在它们优先与聚合物拉伸方向对齐的方式中:与聚合物拉伸方向相比,中性浮力纤维与聚合物拉伸方向的对齐程度更高。