Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 化學工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/98309
標題: 球形複合粒子在非同心球形孔洞中之緩慢移動及轉動
Slow translation and rotation of a composite sphere within a nonconcentric spherical cavity
作者: 陳奕銓
Yi-Chuan Chen
指導教授: 葛煥彰
Huan-Jang Keh
關鍵字: 複合粒子,球形孔洞,拖曳力和力矩,蠕動流,多孔粒子,
composite particle,spherical cavity,drag force and torque,creeping flow,porous sphere,
出版年 : 2025
學位: 碩士
摘要: 本研究以半解析方式探討一個複合球形粒子(由一實心硬核外部包覆可穿透之多孔層所組成)在一個充滿黏性流體之球形孔洞中,於非同心位置沿其垂直連心方向,所進行的擬穩態低雷諾數移動及轉動。多孔層內外之流體速度分布分別由Brinkman方程式及Stokes方程式主導,其中粒子外部流體的速度表示式為以粒子中心及孔洞中心為原點的球座標系統之通解組合而成。對於滿足孔洞表面及多孔層內外表面的邊界條件所得之方程組,本研究將透過邊界取點法數值求解,計算出流體施加於粒子之阻力及力矩,且數值解在不同參數組合下均呈現良好收斂性。從計算結果可得複合粒子移動、轉動時所受拖曳力及力矩與粒子結構(如多孔層的厚度及流體穿透度)、粒子在孔洞中的相對位置及大小之關係。流體施加於複合粒子之拖曳力和力矩會隨多孔層穿透度下降、實心硬核對粒子半徑比值增加以及粒子對孔洞半徑比值增加而呈現單調遞增。粒子所受拖曳力和力矩大致上亦會隨其偏心程度增加而遞增。此外,孔洞對於複合粒子移動時的阻礙影響會相較於相同粒子轉動時所受影響更為顯著。複合粒子在孔洞中移動伴隨轉動之耦合效應較為複雜,且並非為粒子對孔洞半徑比值之單調函數。
A semi-analytical study of coupled translation and rotation of a composite spherical particle (a hard sphere core coated with a permeable porous layer) in a viscous fluid inside an eccentric spherical cavity normal to their common diameter is presented in the quasi-steady limit of low Reynolds number. To solve the Stokes and Brinkman equations for the flow fields outside and inside the porous layer, respectively, a general solution is constructed from the fundamental solutions in the two spherical coordinate systems based on both the composite particle and the cavity. The boundary conditions at the cavity wall and inner and outer surfaces of the porous layer are satisfied by a collocation method. Numerical results for the force and torque exerted on the particle by the fluid are obtained with good convergence for various values of the relevant parameters in practical applications. For the translation and rotation of a composite sphere inside a concentric cavity, our force and torque results agree well with the available solutions in the literature. The force and torque on a translating and rotating particle increase monotonically with increases in the ratios of particle radius to porous layer permeation length, core-to-particle radii, and particle-to-cavity radii. In general, they also increase with an increase in the relative distance between the particle and cavity centers. The boundary effect of the cavity on the translation of the particle is much more pronounced than that on the rotation. The coupling effect in the simultaneous translation and rotation inside an eccentric spherical cavity is complicated and not a monotonic function of the particle-to-cavity radius ratio.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/98309
DOI: 10.6342/NTU202502609
全文授權: 同意授權(全球公開)
電子全文公開日期: 2025-08-02
顯示於系所單位:化學工程學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-113-2.pdf2.61 MBAdobe PDF檢視/開啟
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved