| 颗粒毛细效应影响因素的离散元分析 |
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| 引用本文： | 张华腾, 凡凤仙, 王志强. 颗粒毛细效应影响因素的离散元分析[J]. 力学学报, 2020, 52(2): 442-450. DOI: 10.6052/0459-1879-19-301 |
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| 作者姓名： | 张华腾 凡凤仙 王志强 |
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| 作者单位： | 1.上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金;上海市科委科研计划 |
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| 摘 要： | 颗粒毛细效应是指将一根细管插入填充有颗粒物质的容器中并对管施加竖直振动时颗粒在管内上升并最终达到一个稳定的高度的现象, 该现象为颗粒物料的逆重力输运提供了一种潜在的技术途径. 为探究颗粒毛细效应的影响因素, 采用离散元方法, 模拟再现了颗粒毛细效应过程,展示了不同管径下颗粒竖直方向速度演变特性, 考察了不同容器宽度和振动条件下颗粒最终毛细上升高度随管径的演变规律. 结果表明, 在容器宽度与粒径比为40、管振幅与粒径比为14.33、管振动频率为12 Hz情况下, 管径与粒径比$D/d = 3.33$时, 管内颗粒堵塞严重, 使得颗粒上升缓慢,并造成颗粒柱中断; $D/d = 8.33$时, 起初毛细上升高度增加迅速, 随后毛细上升高度的增大逐渐减缓, 管内颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度; $D/d =15$时, 随着颗粒毛细上升高度的增大, 管内颗粒柱分离为速度截然不同的两层, 上层颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度, 而下层颗粒存在明显的速度梯度.研究还发现, 在毛细效应能够发生的管径范围内, 存在一个对应于颗粒最终毛细上升高度最大值的临界管径, 当管径小于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而增大, 当管径大于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而趋于减小; 增大容器宽度,临界管径有所增大; 增大振幅、适当提高频率能够有效促进临界管径的增大.
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| 关 键 词： | 颗粒物质 毛细效应 竖直振动 离散元方法 颗粒输运 |
| 收稿时间： | 2019-10-30 |
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