中文摘要：

在以电流变悬浮液作为工作介质进行流体动力传输的过程中，当流经控制场（电流变型流体动力传输控制元件）时，存在一种俘获效应，即在外电场作用下工作介质中的电敏颗粒在控制场将形成具有抗剪切能力的链状网络结构，该结构对上游流入的电敏粒子有俘获作用，将导致该控制场中流动介质"结构-力"的动态耦合，宏观表现为流动阻尼(压差)持续增大。本项目研究复合场（电场、剪切场和压力梯度场）中链状结构与其力学特性动态耦合的一般规律性，通过理论研究与实验分析，建立动态耦合的数学模型和提出一个基于俘获效应的电流变响应过程的理论模式。这一工作有益于推动动力学领域的电流变效应机理研究和电流变技术的工程应用。研究内容有建立表征动态耦合的数学模型，模拟仿真，寻求决定"结构-力"动态耦合的关键因子以及控制元件的设计参数；完善应用电流变材料的动力传输实验系统（含测试系统）。

结论摘要：

对电流变效应的机理研究，是电流变技术领域基础研究的核心内容。在以电流变悬浮液作为工作介质进行流体动力传输的过程中，当流经控制场时，存在一种俘获效应，将导致该控制场中流动介质“结构-力”的动态耦合。本项目研究目标是通过理论研究与实验分析，揭示控制场中中链状结构与其力学特性动态耦合的一般规律性。这一工作有益于推动动力学领域的电流变效应机理研究和电流变技术的工程应用。研究工作正是围绕着研究目标从理论建模、动力学模拟、实验及工程应用三个方面开展。理论建模工作方面主要是基于多场耦合理论、电动力学以及流体力学等理论，在假定施加电场E，均匀且无旋、流动介质各向同性，且在电场中是连续的，即满足电位移与电场强度的关系式D=εΕ、又假定流动场定常，则推导出基于俘获效应的，在流动场和电场耦合作用下的，表征链状结构与其力学特性动态耦合的方程。在动力学模拟工作方面先是以修正的Maxwell-Wagner模型为基础，采用分子动力学方法，模拟了电流变液在Poiseuille流场和外电场耦合作用下的三维结构变化，并分析了基于俘获效应的结构-力动态耦合表征；为了更加准确的描述电流变悬浮液在外电场作用下电敏粒子的迁移，即链状结构的变化，我们开始采用格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method，LBM)方法来开展动力学模拟工作，在研究中意识到，表征电流变效应（或者说结构-力动态耦合过程）时空域的特征尺度都是非常小的，时间是毫秒级；空间一般是1毫米（极距），如果在响应时间域里观测的是电敏粒子，则在外电场和流动场的耦合作用下，其沿电场方向的位移只会是微米量级。近似微尺度流动来诠释“结构-力动态耦合”过程，也许更能清楚的说明电流变效应的机理。近似微尺度流动来开展对电流变效应的机理研究是我们今后的工作开展方向。实验及工程应用方面针对目前对于动态场下尤其是多场耦合作用下的动力学行为和微观结构的可视化实验工作几乎没有报道，特别是没有对其链状结构和其力学性能的动态耦合进行观察的实验装置，我们设计并制作了一台动力学可视化实验台；我们还开展了用于汽车半主动悬架系统的新型磁流变减震器的研究和磁流变弹性体隔振器的实验研究。以上三个方面的工作成果由公开发表学术文章（9篇）、完成学位论文（5篇）和申报发明专利（二件）三种形式表征。