泰勒錐
關(guān)注創(chuàng)建者：琳泓c(diǎn)omsol 創(chuàng)建時(shí)間：2019-02-01
泰勒錐的實(shí)例教程
</p><p> 電流體動(dòng)力噴墨打印的原理是利用電場(chǎng)力將帶電液滴拉到基板上去，當(dāng)在打印液體溶液時(shí)，首先會(huì)在針尖口處形成一個(gè)半月面，施加電壓后，當(dāng)液體表面張力與施加的電場(chǎng)力處于平衡狀態(tài)時(shí)，便會(huì)形成泰勒錐。當(dāng)繼續(xù)施加電壓突破臨界值時(shí)，泰勒錐前端會(huì)發(fā)生斷裂，從而射出液滴。</p><p>泰勒錐的形成主要分為兩個(gè)階段，儲(chǔ)能階段和噴射階段。</p><p>儲(chǔ)能階段是影響周期長(zhǎng)短的主要因素。當(dāng)液滴處于儲(chǔ)能階段時(shí)，泰勒錐前端會(huì)不停的上下擺動(dòng)，當(dāng)電場(chǎng)力與表面張力平衡打破時(shí)就會(huì)進(jìn)入噴射階段。儲(chǔ)能階段是影響周期長(zhǎng)短的主要因素，電壓強(qiáng)度、液體粘度及液體與針尖產(chǎn)生表面張力大小都會(huì)影響儲(chǔ)能階段的時(shí)間。</p><p>當(dāng)處于噴射階段時(shí)，第一滴液滴噴射后會(huì)帶走部分電荷，泰勒錐因電荷變少重新回到儲(chǔ)能階段，泰勒錐底端再次上下擺動(dòng)直到再次進(jìn)入噴射階段，如此周而復(fù)始便會(huì)形成錐射流。</p><p>（轉(zhuǎn)載至：百度百科）</p><p> </p><p>以下動(dòng)圖是 單顆水滴在電場(chǎng)中被拉伸并發(fā)生射流的過(guò)程。（附件文件結(jié)果動(dòng)圖）</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201908/c7dc3966d09d4469ac0e0f54a217a799.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p>以下動(dòng)圖是 乙醇針管在配合注射壓力和電場(chǎng)，完成靜電紡絲的過(guò)程。
展開(kāi) 基于COMSOL軟件的泰勒錐紡絲模擬 ￥1000
<p>本案例基于COMSOL軟件進(jìn)行了泰勒錐紡絲模擬過(guò)程，幾何模型如圖1所示，仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/338dfef604ba4e30ae9f6d45fd4123a2.png" title="m1.png" alt="m1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/338dfef604ba4e30ae9f6d45fd4123a2.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/338dfef604ba4e30ae9f6d45fd4123a2.png?
展開(kāi) 通過(guò)分析這些力，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管的管口處的帶電液滴在電場(chǎng)力作用下掙脫表面張力發(fā)生變形，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，管口處的帶電液體將由半球形逐漸變?yōu)殄F形，這就是題主關(guān)心的泰勒錐。顯然，整個(gè)研究對(duì)象就是一個(gè)復(fù)雜的多物理場(chǎng)過(guò)程，涉及電學(xué)、流體流動(dòng)（包括多相流）等物理現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行仿真需要使用多物理場(chǎng)耦合建模。
本篇文檔基于COMSOL軟件模擬了靜電紡絲的過(guò)程。如有興趣的朋友，可聯(lián)系我，交流模型
在浸入溶液中的旋轉(zhuǎn)電極上會(huì)形成多個(gè)泰勒錐。在收集電極上吹熱空氣，使得靜電紡絲能夠在低聚合物濃度下進(jìn)行。具有CDP納米顆粒的纖維會(huì)大面積地沉積到收集電極上。
圖2.橫截面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。該圖顯示了靜電紡絲磷酸二氫銫（CDP）-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-聚苯胺（PANI）纖維，在纖維內(nèi)和表面有CDP顆粒。a. SEM圖像顯示電紡纖維內(nèi)的CDP粒徑范圍為190nm至1.2μm。b. 相同橫截面的能量色散X射線光譜圖，顯示紅色的銫（Cs）和藍(lán)綠色的碳（C）。比例尺為2μm。
圖3.旋轉(zhuǎn)電極和在碳紙上收集的樣品的照片。無(wú)針靜電紡絲可以大面積地產(chǎn)生均勻的薄膜。a.在50kV的電壓下，旋轉(zhuǎn)的不銹鋼電極表面出現(xiàn)多個(gè)泰勒錐（一些用紅色箭頭指向）。 b.磷酸二氫銫-聚乙烯吡咯烷酮-聚苯胺（CDP-PVP-PANI）復(fù)合材料，由透明溶液直接電紡到碳紙上。該膜僅需通過(guò)靜電紡絲的方式，進(jìn)行10分鐘即可獲得。
圖4.納米顆粒修飾樣品的電化學(xué)性能。樣品材料是磷酸二氫銫（CDP）-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-聚苯胺（PANI）復(fù)合材料，用于直徑（?）為2英寸的燃料電池。a.不同電流密度下的電池電壓。藍(lán)線代表具有納米顆粒修飾的納米纖維靜電紡絲樣品。黑線表示SAFCell公司的標(biāo)準(zhǔn)電極。可以看出，電紡樣品在每個(gè)電流密度下都具有更高的電池電壓。b.具有PVP-PANI的電紡CDP樣品的功率密度峰值與SAFCell公司的標(biāo)準(zhǔn)粉末燃料電池電極相比較。電紡燃料電池功率在運(yùn)行的前60小時(shí)內(nèi)不會(huì)降低。
展開(kāi) 案例二、電磁線圈優(yōu)化（1）如何對(duì)特定的物理場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義（2）靜電射流問(wèn)題分析（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模（2）聯(lián)合磁場(chǎng)、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)（1）超導(dǎo)線分析（2）本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析（1）麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真(2）觀察瞬態(tài)現(xiàn)象（3）模擬相對(duì)于電場(chǎng)或磁場(chǎng)的非線性材料（4）分析不同終端情況下的脈沖傳播（5）理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵（1）電暈?zāi)Ｐ秃?jiǎn)化（2）電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問(wèn)題(3)流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡（4）計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況（5）絕緣子靜電場(chǎng)模擬計(jì)算
案例十 課程拓展（1）課堂協(xié)助學(xué)員解決建模問(wèn)題（2）創(chuàng)立微信解疑群，發(fā)送案例模型ppt（3）根據(jù)學(xué)員要求拓展講解光學(xué)、等離子體、激光、流體，等其他案例
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泰勒錐的最新內(nèi)容
該技術(shù)的基本原理如圖7b所示，其中巖心/護(hù)套流體通過(guò)注射泵進(jìn)入內(nèi)/外毛細(xì)管，并接觸形成同軸泰勒錐。然后，它們?cè)诟邏红o電場(chǎng)中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為同軸流體射流，形成芯-鞘纖維，最終被目標(biāo)平臺(tái)接收。Lu和同事通過(guò)同軸靜電紡絲技術(shù)成功制備了六方銫鎢青銅(Cs0.32WO3)裝飾的石蠟(PW)@聚丙烯腈(PAN)熱調(diào)節(jié)相變納米纖維(圖7c)。
該技術(shù)的基本原理如圖7b所示，其中巖心/護(hù)套流體通過(guò)注射泵進(jìn)入內(nèi)/外毛細(xì)管，并接觸形成同軸泰勒錐。然后，它們?cè)诟邏红o電場(chǎng)中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為同軸流體射流，形成芯-鞘纖維，最終被目標(biāo)平臺(tái)接收。Lu和同事通過(guò)同軸靜電紡絲技術(shù)成功制備了六方銫鎢青銅(Cs0.32WO3)裝飾的石蠟(PW)@聚丙烯腈(PAN)熱調(diào)節(jié)相變納米纖維(圖7c)。
<p>本案例基于COMSOL軟件進(jìn)行了泰勒錐紡絲模擬過(guò)程，幾何模型如圖1所示，仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。
通過(guò)分析這些力，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管的管口處的帶電液滴在電場(chǎng)力作用下掙脫表面張力發(fā)生變形，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，管口處的帶電液體將由半球形逐漸變?yōu)殄F形，這就是題主關(guān)心的泰勒錐。顯然，整個(gè)研究對(duì)象就是一個(gè)復(fù)雜的多物理場(chǎng)過(guò)程，涉及電學(xué)、流體流動(dòng)（包括多相流）等物理現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行仿真需要使用多物理場(chǎng)耦合建模。
本篇文檔基于COMSOL軟件模擬了靜電紡絲的過(guò)程。如有興趣的朋友，可聯(lián)系我，交流模型
磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問(wèn)題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化
（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎 （1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問(wèn)題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問(wèn)題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義（2）靜電射流問(wèn)題分析（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置（5）噴霧模擬，泰勒錐
磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問(wèn)題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場(chǎng)耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
當(dāng)液滴處于儲(chǔ)能階段時(shí)，泰勒錐前端會(huì)不停的上下擺動(dòng)，當(dāng)電場(chǎng)力與表面張力平衡打破時(shí)就會(huì)進(jìn)入噴射階段。儲(chǔ)能階段是影響周期長(zhǎng)短的主要因素，電壓強(qiáng)度、液體粘度及液體與針尖產(chǎn)生表面張力大小都會(huì)影響儲(chǔ)能階段的時(shí)間。</p><p>當(dāng)處于噴射階段時(shí)，第一滴液滴噴射后會(huì)帶走部分電荷，泰勒錐因電荷變少重新回到儲(chǔ)能階段，泰勒錐底端再次上下擺動(dòng)直到再次進(jìn)入噴射階段，如此周而復(fù)始便會(huì)形成錐射流。
