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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
探索自驱粒子形状对自组装结构和动力学的影响是软物质研究的前沿课题.组装基元形成的寡聚体及其动力学是大量粒子形成组装结构的基础.本文设计了一种“十”字形自驱粒子,发现其可以形成数种不同构型的寡聚体,计算了寡聚体(二、三、四聚体)的均方位移、角速度、角速度分布概率、轨迹曲率分布概率等.寡聚体的运动行为可分为两类:一类是合力为零但力矩不为零,寡聚体进行小半径的偏心旋转;另一类是合力不为零力矩也不为零,寡聚体呈现大半径的偏心旋转.寡聚体的平动动力学在短时间尺度(大致约为1—2 s,与其角速度有关)都呈现超扩散现象,但转动速度受寡聚体结构影响;力矩越大,转动惯量越小,角速度越大.对于三聚体,轨迹曲率与角速度有关,角速度越大,曲率也越大.  相似文献   

2.
许多星球都有自转运动,在随星球转动的参考系中,星球的各质点受到惯性离心力的作用,使其呈现扁旋转椭球形状.转动越快,惯性离心力越大,当转速大于某临界值时星球会破裂.本文从最小势能原理出发,严格计算星球自转角速度的上限.  相似文献   

3.
运用连续介质模型和库仑屈服条件,介绍了库仑不等式的证明方法,研究了无黏性颗粒物质在自然堆积状态下的堆积角的形成机制及影响因素,通过理论模型导出理想状况下锥形堆的自然休止角与内摩擦角的关系.实验结果表明:颗粒的密度对于堆积角不存在确定的影响.不规则颗粒的自然休止角、内摩擦角与粒径间的变化趋势一致,粒径的分布对锥形堆的自然休止角产生影响;规则颗粒的几何尺寸对堆积角无明显影响,非球形颗粒的几何形状对堆积角有显著影响.底面摩擦系数较小时,锥体的堆积角与底面摩擦系数呈正相关,随着摩擦系数的增大,堆积角将达到饱和.  相似文献   

4.
基于分形理论,建立驻波声场中颗粒团动力学模型,对颗粒团的夹带系数、相位滞后和漂移系数进行数值预测。将预测结果和实验进行对比,二者吻合良好。在此基础上,研究了组成颗粒团的原生颗粒半径、数目以及排列情况对于颗粒团运动特性参数的影响。结果表明,对于由两个原生颗粒组成的颗粒团,原生颗粒半径越接近,颗粒团与等体积球形颗粒运动特性的差异越大;在分形维数一定时,随着原生颗粒数目的增多,颗粒团的夹带系数减小,相位滞后增加,漂移系数先增大后减小,颗粒团与等体积球形颗粒的动力学行为存在显著差异;原生颗粒排列趋于致密时,颗粒团的夹带系数增大,相位滞后减小,漂移系数发生单调变化,与等体积球形颗粒运动特性的差异缩小。  相似文献   

5.
重力驱动下运动物体在颗粒介质中的最大穿透深度   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
张权义  吴耀宇  彭政  刘锐  陆坤权  厚美瑛 《物理学报》2006,55(12):6203-6207
通过高速摄像的跟踪,研究了重力场中球形下落物体对松散颗粒床进行撞击并进入颗粒床内的运动过程.运用已得到的颗粒体系中运动物体的阻力模型,分析了物体质量对穿透深度的影响.研究表明,当物体与颗粒床撞击的初始速度较小时,物体在颗粒床中的最大穿透深度与物体质量呈近似线性关系. 实验得到的结果与模型符合很好. 关键词: 颗粒体系 阻力 动力学过程  相似文献   

6.
何克晶  张金成  周晓强 《物理学报》2013,62(13):130204-130204
利用离散元法仿真了运动物体在颗粒物质中的三维动力学过程, 仿真采用周期边界条件, 并考虑了重力、接触力、阻尼力、摩擦力的影响. 将仿真结果和相关的三维实验结果进行了对比, 两者符合较好. 仿真结果表明穿透深度与运动物体的冲击速度、运动物体质量、颗粒介质床的密度均有关系. 运动物体质量越大, 速度越快, 则穿透越深, 而且穿透深度和质量呈线性关系. 仿真过程较为真实地再现了小颗粒的飞溅现象. 关键词: 颗粒物质 动力学过程 仿真 离散元法  相似文献   

7.
地球自转会带来许多非惯性系效应,利用这些效应定量测量地球的自转角速度,是物理学实验研究的一个重要方面,其中,布拉维摆不仅可以定性地体现出地球自转的效应,更是一种精密测定其自转周期的一种方法.深入研究了利用圆锥摆顺时针和逆时针旋转的周期不同测量地球自转角速度的实验,分析了实验中影响测量精度的关键因素并探讨了控制实验误差的方法,最终得到了与标准值偏差2.3%的结果.由于地球自转所导致的顺逆周期的差十分微小,而影响周期测量的因素很多,如何控制其中关键因素的误差就成为实验成功的重要环节.介绍了如何控制实验条件,以及一些重要的误差来源的分析和控制,对于在普通物理实验条件下成功进行地球自转角速度的测量具有借鉴意义.  相似文献   

8.
Magnus效应描述了黏性流体中物体的旋转造成的附近区域流体流速不同,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直方向上产生一个横向Magnus力的现象.Magnus力是影响球体运动轨迹很重要的因素,在球类运动中往往是形成各种“曲线球”的原因.本文以足球和乒乓球为例,分析其受力情况,数值求解其运动方程,比较了不同角速度ω下球的运动轨迹和运动特征,系统研究了不同方向角速度ω产生的Magnus力对球体运动轨迹的影响,并据此分析了足球和乒乓球运动中几种技术动作的物理原理.  相似文献   

9.
颗粒分离的物理机制目前没有统一解释.本文采用三维离散元模型,模拟了剪切槽内两种尺度的球形二元颗粒在高度方向上位置互相颠倒的现象.关注大颗粒跃升过程中的运动学和动力学行为特征,观测到大颗粒跃升过程分三个阶段:弛豫阶段、起跳阶段和平衡阶段.定量分析了摩擦系数对颗粒受力等具体影响.结果显示弛豫时间随着摩擦系数的增大而减少,颗粒最终的平衡高度随着摩擦系数的增大而增大.定义了浮升因子,发现浮升因子在大颗粒起跳点处陡降,形成大颗粒跃升的"窗口时间".揭示大颗粒的起跳是受力脉动高频特性和浮升因子陡降两个因素共同作用的结果,即颗粒的上升运动由受力和周围空间决定.  相似文献   

10.
椭圆截面非球形颗粒群的多重光散射   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
戴兵  罗向东  王亚伟 《物理学报》2009,58(6):3864-3869
尽管非球形下一些特殊形状颗粒的单散射已被得到,球形多颗粒系(颗粒群)的多重散射也被研究,但至今仍未得到非球形颗粒群的多重散射.文中建立了一类椭圆截面非球形颗粒模型,求得其散射相位函数,借助于辐射传播方程,考虑形状及大小分布,得到了该类颗粒群的多重光散射.在两种特例情况下的结果能与已有的结果符合较好,说明了方法的可靠性.计算分析表明:非球形颗粒群的多重散射光强角分布要比球形颗粒平坦.椭圆截面颗粒的粒度或形状参数越大,多重散射光越集中于小的散射角;粒度分布或形状分布越宽,多重散射光强的角分布越平坦.随着光学厚 关键词: 多重光散射 颗粒 非球形 椭圆截面  相似文献   

11.
牛晓娜  张国华  孙其诚  赵雪丹  董远湘 《物理学报》2016,65(3):36301-036301
利用颗粒离散元方法,研究了由2048个有摩擦的单分散圆盘颗粒组成的体系在各向同性压缩条件下,颗粒摩擦系数μ对颗粒体系结构与振动特性的影响.结果表明:固定压强下,随μ的增大,区分德拜标度与态密度平台的过渡频率ω*与玻色峰频率ωBP均向低频移动,玻色峰高度D(ωBP)/ωBP逐渐增加.主要原因是μ增大导致颗粒体系无序程度增加(平均配位数减小)而在ωω*处出现了大量额外模式.模式分析表明:低频(ω1.0)模式主要是以平动为主的混合模式,中频(1.0ω4.0)模式主要是以平动为主的混合局域化模式,高频(ω4.0)振动模式几乎为纯转动的局域化模式;并且随μ的增大,低频下平动模式更加局域化,同时低频转动模式的贡献也逐渐增加,暗示在高摩擦系数下低频转动模式产生更重要的影响.  相似文献   

12.
张攀  赵雪丹  张国华  张祺  孙其诚  侯志坚  董军军 《物理学报》2016,65(2):24501-024501
对于玻璃珠组成的颗粒介质样品,本文测量了横波和纵波声速,同时分析了剪切模量(G)与体积模量(B)的比值(G/B)随压强的变化规律.结果表明,在低压强下,颗粒体系的纵波声速(C_L)明显大于横波声速(c_T),且体系的CL,CT及G/B均随压强p变化呈幂律标度,即CL∝p~(0.3817),CT∝p~(0.2809)G/B∝p~(-0.4539),幂指数与文献[1]中预言的-1/2非常接近,暗示在我们实验压强范围内的颗粒样品处于L玻璃状态.此外,本文还利用快速傅里叶变换法测量了玻璃珠样品中的声学衰减特性及二阶谐波随压强的变化,发现:纵波声衰减系数(α)、接收端二倍频振幅(μ_(2ω))与基频振幅(μ_(1ω))平方的比值(μ_(2ω)/μ_(1ω)~2)均随压强的增大而幂率减小,分别为α∝p~-(-0.1879),和μ_(2ω)/μ_(1ω)~2∝p~(-0.866).  相似文献   

13.
Vertical movement of zirconia-yttria stabilized 2 mm balls is measured by a laser facility at the surface of a vibrated 3D granular matter under gravity. Realizations z(t) are measured from the top of the container by tuning the fluidized gap with a 1D measurement window in the direction of the gravity. The statistics obeys a Fermi-like configurational approach which is tested by the relation between the dispersions in amplitude and velocity. We introduce a generalized equipartition law to characterize the ensemble of particles which cannot be described in terms of a Brownian motion. The relation between global granular temperature and the external excitation frequency is established.  相似文献   

14.
When a granular layer is submitted to an oscillating acceleration with a peak value larger than gravity, a large scale motion develops. This movement is in some ways similar to the one displayed by a liquid heated from below, and it is called granular convection. Different conditions beside the parameters of the forcing can affect it, such as the presence of an interstitial gas or the roughness of the walls. We have carried out an experiment to study the convective movement of a granular layer with a temporal resolution high enough to describe the motion of individual grains within one oscillating period. We also present experimental results concerning the friction that the lateral walls exert on the grains and its relevance on granular convection.  相似文献   

15.
The tangential motion at the contact of two solid objects is studied. It consists of a sliding and a spinning degree of freedom (no rolling). We show that the friction force and torque are inherently coupled. As a simple test system, a sliding and spinning disk on a horizontal flat surface is considered. We calculate, and also measure, how the disk slows down and find that it always stops its sliding and spinning motion at the same moment. We discuss the impact of this coupling between friction force and torque on the physics of granular materials.  相似文献   

16.
蔡庆东  陈十一  盛晓伟 《中国物理 B》2011,20(2):24502-024502
This paper studies some interesting features of two-dimensional granular shearing flow by using molecular dynamic approach for a specific granular system.The obtained results show that the probability distribution function of velocities of particles is Gaussian at the central part,but diverts from Gaussian distribution nearby the wall.The macroscopic stress along the vertical direction has large fluctuation around a constant value,the non-zero average velocity occurs mainly near the moving wall,which forms a shearing zone.In the shearing movement,the volume of the granular material behaves in a random manner.The equivalent friction coefficient between moving slab and granular material correlates with the moving speed at low velocity,and approaches constant as the velocity is large enough.  相似文献   

17.
Some civil engineering projects require the injection of granular matter such as sand into the ground. However, granular matter resists pumping through tubes and thus it is difficult to inject such matter into the ground. With the help of several methods forces and movements of grains were visualized. Force chains and arches in a two dimensional granular matter model were visualized with pola rized light and photo-elastic material. The movement of sand grains was visualized on a glass plate in a half-space ground model. With th e p article im age velocimetry (PIV) method the vector field of the movement and the field of the resulting shear rate were assessed. In this way a new method for the injection of granular material, such as, sand into the ground was devised. The method appears to be applicable to lift a building to counter subsidence.  相似文献   

18.
风沙运动的DPM数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用离散颗粒模型对风沙气固两相流动进行了数值计算.在该模型中,采用体平均的Navier-Stokes方程来描述气相的运动,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟,求解颗粒运动方程.采用硬球模型描述颗粒问碰撞作用.计算结果表明,沙粒平均水平速度廓线在0.02 m以上高度可以表示为按对数函数或幂函数规律增加,在0.02 m以下则发生偏离;在大于0.02 m的高度,输沙通量随高度按指数规律衰减,而在地面附近由于颗粒蠕移的影响发生偏离,这与已有文献结果一致。本文的模拟有助于风沙运动规律的研究与掌握。  相似文献   

19.
激光垂直推进飞行试验设计方法   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
 在激光单脉冲能量特性分析基础上,通过光船运动过程中的受力分析,提出了最小单脉冲能量、最小平均推力和最小冲量的设计方法,提出了光船垂直推进的运动方程以及光船速度和位移的计算方法,计算了空气阻力、摩擦阻力、光船质量等主要因素对飞行速度、平均推力等的影响。定量研究结果表明:空气阻力的影响可以忽略不计;摩擦阻力越大,飞行速度越小;光船质量越大,完成飞行任务所需的最小单脉冲能量越大。  相似文献   

20.
In this study, computer simulations are performed on three-dimensional granular systems under shear conditions. The system comprises granular particles that are confined between two rigid plates. The top plate is subjected to a normal force and driven by a shearing velocity. A positive shear-rate dependence of granular friction, known as velocity-strengthening, exists between the granular and shearing plate. To understand the origin of the dependence of frictional sliding, we treat the granular system as a complex network, where granular particles are nodes and normal contact forces are weighted edges used to obtain insight into the interiors of granular matter. Community structures within granular property networks are detected under different shearing velocities in the steady state. Community parameters, such as the size of the largest cluster and average size of clusters, show significant monotonous trends in shearing velocity associated with the shear-rate dependence of granular friction. Then, we apply an instantaneous change in shearing velocity. A dramatic increase in friction is observed with a change in shearing velocity in the non-steady state. The community structures in the non-steady state are different from those in the steady state. Results indicate that the largest cluster is a key factor affecting the friction between the granular and shearing plate.  相似文献   

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