各向異性非牛頓流體連續(xù)介質(zhì)力學(xué)

內(nèi)容概要

本書首先介紹非牛頓流體力學(xué)基本理論，其中有限變形理論，各向同性流體本構(gòu)方程，拉伸流動等，液晶高分子流變學(xué)和低分子液晶連續(xù)介質(zhì)理論。本專著主要闡述作者創(chuàng)建的各向異性黏彈流體一液晶高分子共轉(zhuǎn)型本構(gòu)理論，以及應(yīng)用于其流動規(guī)律研究成果，其中在共轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)和張量分析基礎(chǔ)上構(gòu)建本構(gòu)方程，流體中的非對稱應(yīng)力行為，液晶分子取向?qū)Ρ碛^黏度和法向應(yīng)力差等的影響，液晶高分子紡絲工藝中的剪切一拉伸流動，拉伸黏度分岔以及剪切一拉伸流動不穩(wěn)定性等。其中本構(gòu)理論、拉伸流動研究，研究穩(wěn)定性的方法，計(jì)算機(jī)符號運(yùn)算技術(shù)、納米液晶高分子流變學(xué)及其復(fù)合材料問題均有普遍意義，對一般基礎(chǔ)科研教學(xué)有參考意義。    本書可供化工、石油、生物工程、輕工、食品、紡織、材料科學(xué)、流變學(xué)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等的科研和工程技術(shù)人員及高等院校有關(guān)專業(yè)教師和研究生參考。

作者簡介

韓式方，中國科學(xué)院成都計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所研究員（教授），1960年畢業(yè)于蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)。1984～1992年任中國科學(xué)院成都數(shù)理科學(xué)研究室副主任。中國化學(xué)會、力學(xué)會流變學(xué)委員會委員，四川省力學(xué)會常務(wù)理事。1987年在成都主持召開了第二屆全國流變學(xué)會議。1982～2004年，以洪堡基金（AvH）研究學(xué)者身份，先后10次到德國大學(xué)訪問，與著名學(xué)者E.Becker,K.G Roesner和J.Zierep教授合作研究非牛頓流體力學(xué)。韓式方從事新興邊緣科學(xué)。非牛頓流體力學(xué)研究28年，負(fù)責(zé)和完成國家自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目共五項(xiàng)，其中負(fù)責(zé)重點(diǎn)基金一項(xiàng)；并完成中國科學(xué)院基礎(chǔ)研究基金和國家重點(diǎn)項(xiàng)目三級課題等三項(xiàng)。韓式方對我國非牛頓流體力學(xué)研究做出了突出和重要貢獻(xiàn)，主要有：將計(jì)算機(jī)符號處理技術(shù)與流變物理模型和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合：提出了計(jì)算機(jī)智能解析方法，并成功地應(yīng)用于研究非牛頓流體力學(xué)和流變學(xué)問題；創(chuàng)建擾動本構(gòu)方程理論，建立和發(fā)展了與經(jīng)典理論顯著區(qū)別的非牛頓流動新穩(wěn)定性理論；在共轉(zhuǎn)隨體導(dǎo)數(shù)觀點(diǎn)基礎(chǔ)上，發(fā)展了新的各向異性黏彈流體。液晶高分子共轉(zhuǎn)型本構(gòu)方程連續(xù)介質(zhì)理論，開拓了液晶高分子流變學(xué)及其流體力學(xué)研究的新方向，為高新技術(shù)材料加工提供了新的理論基礎(chǔ)。關(guān)于長江三峽滑坡涌浪的研究結(jié)論被長江三峽工程論證報(bào)告引用，獲得中國科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎（1989，主研）、中國科學(xué)院自然科學(xué)三等獎（1990）和四川省科技進(jìn)步三等獎（2000）。
    出版專著有：《各向異性非牛頓流體連續(xù)介質(zhì)力學(xué)》（2008）；《非牛頓流體本構(gòu)方程和計(jì)算解析理論》（2000）；《非牛頓流體連續(xù)介質(zhì)力學(xué)》（1988）。聯(lián)合主編《英漢流變學(xué)詞匯》（1990）和《流變學(xué)進(jìn)展1988》。在國際非牛頓流體力學(xué)雜志等國外核心刊物以及力學(xué)學(xué)報(bào)等國內(nèi)核心刊物公開發(fā)表研究論文140余篇。經(jīng)常應(yīng)邀在國內(nèi)、外學(xué)術(shù)會議上作特邀報(bào)告、任會議主席，經(jīng)常在國內(nèi)、外大學(xué)講學(xué)，是國內(nèi)、外具有較高知名度的流變學(xué)專家。

書籍目錄

前言第1章 各向異性流體－液晶高分子流變學(xué)　1.1 液晶－典型的取向流體　1.2 剪切流動的流變學(xué)區(qū)域　1.3 物質(zhì)函數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果　1.4 剪切流不穩(wěn)定狀態(tài)　1.5 液晶高分子熔體反擠出脹大　1.6 液晶高分子流體流變學(xué)特性研究　1.7 流變光學(xué)性質(zhì)第2章 有限變形理論  2.1 有限變形概念  2.2 變形梯度張量  2.3 流體變形分解原理  2.4 變形速度  2.5 n階Rivlin—Ericksen張量  2.6 Cauchy—Green張量分量形式  2.7 n階Rivlin—Ericksen變形張量分量  2.8 基本流動的運(yùn)動學(xué)第3章 各向同性流體本構(gòu)方程基本理論  3.1 本構(gòu)方程理論原理  3.2 各向同性簡單流體概念  3.3 隨體時(shí)間導(dǎo)數(shù)  3.4 線性黏彈流體模型  3.5 各向同性流體速率型本構(gòu)方程  3.6 小振幅振動剪切流動第4章 各向異性液晶連續(xù)介質(zhì)理論  4.1 各向異性流體本構(gòu)方程研究進(jìn)展  4.2 各向異性流體守恒方程  4.3 取向液晶本構(gòu)方程理論  4.4 向列型液晶黏度系數(shù)  4.5 黏度系數(shù)關(guān)系式  4.6 曲率彈性：Oseen-Zoecher-Frank方程  4.7 液晶變形  4.8 向錯(cuò)－取向有序性的破壞第5章 各向異性流體共轉(zhuǎn)型本構(gòu)方程  5.1 各向異性簡單流體概念  5.2 各向異性黏彈流體本構(gòu)方程連續(xù)介質(zhì)理論  5.3 非對稱剪切應(yīng)力  5.4 取向運(yùn)動對非對稱黏度的影響  5.5 各向異性流體小振幅振動剪切流動第6章 液晶高分子準(zhǔn)橫觀各向同性流體  6.1 準(zhǔn)橫觀各向同性流體模型  6.2 LCP—Qs流體模型本構(gòu)方程分量形式  6.3 準(zhǔn)橫觀各向同性流體剪切流動  6.4 LCP—qs流體物質(zhì)函數(shù)表達(dá)式  6.5 物質(zhì)函數(shù)的特殊流變學(xué)行為第7章 各向異性黏彈流體擠出一拉伸流動  7.1 剪切－拉伸流動概念  7.2 基本拉伸運(yùn)動學(xué)和拉伸黏度  7.3 擠出－拉伸流動  7,4 擠出－拉伸流動基本方程  7.5 拉伸黏度及其分岔  7.6 擠出－拉伸流動計(jì)算解析理論  7.7 擠出－拉伸過程中反擠出脹大機(jī)制第8章 各向異性流體剪切－拉伸流動不穩(wěn)定性  8.1 擾動本構(gòu)方程一般理論  8.2 剪切－拉伸流動擾動本構(gòu)方程  8.3 拉伸薄板穩(wěn)定性準(zhǔn)則  8.4 各向異性流體剪切－拉伸薄板不穩(wěn)定性  8.5 取向?qū)毂“宸€(wěn)定性影響  8.6 向矢偏離主拉伸方向的不穩(wěn)定性  8.7 熔體薄板斷裂準(zhǔn)則第9章 各向異性流體取向運(yùn)動不穩(wěn)定性　9.1 取向運(yùn)動穩(wěn)定性——特殊的穩(wěn)定性類型　9.2 取向運(yùn)動3維輸運(yùn)方程　……第10章 液晶高分子流變學(xué)其他進(jìn)展參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 各向異性流體一液晶高分子流變學(xué)液晶（LC）高分子是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的一類新型高分子材料，它獨(dú)特的優(yōu)異性能引起世界各國的高度重視。已有一系列液晶高分子投入生產(chǎn)，并成為高新技術(shù)的新材料。國家自然科學(xué)基金委員會發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告“高分子材料科學(xué)”（1994）中指出：“材料是科學(xué)和工業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)”。流變學(xué)是研究材料和物質(zhì)流動和變形的科學(xué)，是材料科學(xué)重要的基礎(chǔ)理論。液晶高分子是一類新型高分子材料，它具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、低熱膨脹系數(shù)、低成型收縮率、低比重、良好的介電性、阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性等一系列優(yōu)異的綜合性能，已廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)部門。報(bào)告進(jìn)一步指出：“為了加速發(fā)展我國的液晶高分子材料，關(guān)鍵是加強(qiáng)和做好關(guān)于液晶高分子的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作……”以上論斷雖已有10余年，但其重要意義仍存在。液晶高分子是近代迅速發(fā)展的一類新型功能性高分子材料，有廣泛的發(fā)展前景（周其鳳和王新久，1994；施善定等，1993；張其錦，1994；吳大誠等，1987）。液晶高分子可用于制造高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量的纖維，如Kevlar型纖維。液晶高分子的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是高性能復(fù)合材料，它獨(dú)特的一系列優(yōu)異的性能，例如高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、良好的介電性、耐化學(xué)腐蝕等，和其他材料復(fù)合，有效而經(jīng)濟(jì)的途徑是共混。液晶高分子與玻璃纖維、熱塑性的通用塑料、工程塑料等共混，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化各向異性、降低成本和提高綜合性能，形成有優(yōu)異性能的新材料，其較大的應(yīng)用價(jià)值引起世界各國的高度重視。目前已有一系列液晶高分子投入生產(chǎn)，并成為IT（信息）產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的新材料。近年來，液晶高分子納米復(fù)合材料得到迅速發(fā)展。由于液晶的各向異性特征，使它得到廣泛應(yīng)用，例如在顯示技術(shù)中的應(yīng)用。液晶顯示的優(yōu)點(diǎn)使便攜式計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展，并引起彩色電視機(jī)制造技術(shù)向輕型和薄型發(fā)展的革命性變化。液晶廣泛應(yīng)用于各類型的顯示器件，如液晶電子鐘表、計(jì)算器、游戲器、儀表顯示及公共場所廣告顯示屏、液晶計(jì)算機(jī)顯示器、液晶大屏幕顯示、高分子分散液晶大屏幕投影顯示等，使液晶顯示技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。液晶顯示技術(shù)的低功率和低工作電壓優(yōu)點(diǎn)是其他顯示技術(shù)無可比擬的?？梢哉J(rèn)為，液晶材料的應(yīng)用不僅限于以上領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展它將在材料科學(xué)、工程技術(shù)領(lǐng)域，如能源工程、信息技術(shù)、航天工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

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