垂直振动作用下二元混合颗粒分层的动态循环反转

在对垂直振动下的铜颗粒和氧化铝颗粒混合物的研究中,除了观测到巴西果分层和混合分层外,还发现了一种新的随时间周期变化的分离形态. 此分离形态可随着时间的演化,在巴西果、反巴西果和三明治这几种分层构型之间进行动态的循环反转. 给出了这种反转态出现的相区,并且观测了其动态转变的规律. 根据碰撞、磨擦及空气的耗散作用所产生的耗散结构对循环反转态的出现给出了定性的解释,并通过实验证实这种分层构型与空气的存在有密切的关系. 关键词：颗粒物质巴西果效应相分离     

二维颗粒流通道宽度效应的分子动力学模拟

通过用分子动力学方法对颗粒物质流的计算机模拟,研究发现增大通道宽度可以使二维颗粒流从稀疏流转变为密集流状态.通过对不同通道宽度下,固定开口为9.5d的颗粒流和 漏斗口以上9.5d×8d区域记录的模拟结果分析,发现随通道宽度增大,密度变大、温 度降低.当“颗粒温度”T较低时(T/m<0.05 J/kg),颗粒流内部接触数开始超过1.2 ,同时出现较为牢固的横向链状颗粒团簇,是造成流量突变以及密集流的原因.关键词：颗粒物质颗粒流计算机模拟     

准二维湿颗粒体系融化过程中的结构与缺陷

研究颗粒体系中的结构与缺陷对于研究固-液融化的物理机制具有重要的价值.本文实验研究了垂直振动下单层湿颗粒在固-液融化过程中的结构与缺陷.根据实验及理论分析构建了湿颗粒体系的接触模型,量化了准二维湿颗粒体系融化过程中颗粒的结构变化.然后以颗粒为点建立Voronoi图对颗粒体系的相转变进行研究,并引入了局部体积分数来确...     

边界条件对二维斜面颗粒流颗粒分布的影响

实验研究了粗糙边界条件、不同通道宽度以及不同斜面倾斜角下二维颗粒流的颗粒分布 ,发现颗粒流在稀疏流状态下尽管在现象上表现出类似流体的性质,但由于颗粒流系统的能 量耗散,所以颗粒流的速度和密度分布和牛顿流体完全不同,颗粒流在通道中的分布既受通 道宽度的影响同时也受重力场的影响,颗粒在通道中以通道中轴线呈对称分布,通道两侧的 颗粒密度明显高于通道中间,由于通道中颗粒受剪切力的作用,导致颗粒在通道中的密度分 布的变化,通道边界粗糙度明显影响着颗粒流横向分布. 关键词：二维颗粒流颗粒物质稀疏流     

分层流体中移动动量源生成准二维偶极子涡街特性实验

采用水平移动射流方法模拟移动动量源,实验研究了该移动动量源在密度分层流体中生成准二维偶极子涡街的机理,分析了偶极子涡街的演化特性. 在系列实验基础上,获得了移动动量源在密度分层流体中能够演化为偶极子涡街的(Re,Fr)组合条件. 对不同的Re取值,获得了偶极子涡街无因次形成时间及其无因次涡街平均波长倒数与Fr之间的相关关系,表明它们不依赖于Re数,而与Fr近似为幂指数关系. 关键词：分层流体移动动量源偶极子涡街涡街形成时间     

周期型二元颗粒链中孤波传播的二体碰撞近似分析

本文运用二体碰撞近似理论研究了孤波在周期型二元颗粒链中的传播. 周期型二元颗粒链由N个大球和一个小球交替排列而成, 球的材质都相同. 将小球和与之相邻的大球等效成一个球, 形成一条等效链. 采用二体碰撞近似理论, 推导了孤波在颗粒链中传播的速度、通过颗粒链时间以及小球的振荡频率. 理论分析得到小球振荡频率随着半径的增大而减小, 该结果与计算机模拟结果符合得相当好. 二体碰撞近似理论给出的波通过整条颗粒链时间, 在N ≤ 2时与计算机模拟结果符合得很好. 理论计算的误差随链长的变化不大. 但随着N的增大, 理论得到的结果相对误差变大.     

竖直振动激励下的准二维容器中颗粒物质的对流运动

通过实验测量了准二维容器中颗粒物质对流运动的轨迹、流动区域、速率分布及周长和周期.实验结果表明:与流体的一般流动不同,准二维容器中颗粒物质的对流即使在流速不大的情况下也是非稳定流动.分析了影响对流非稳定性的因素,引入q因子,通过流量守恒定律半定量地确定了各因素对流动非稳定性的影响程度.     

颗粒分层过程三维离散元法模拟研究

采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗粒由于具有较高的动能而比球颗粒活跃,在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响.大颗粒间的平均法向、切向作用力、平均力矩及平均动能均大于小颗粒.颗粒分层速度随着粒度比的增加而显著增大,当粒度比大于临界粒度比3时,分层速度的增幅减缓.     

瓶颈开口角对二维颗粒流的影响

实验研究了平面传送带上颗粒流的特性,主要包括传送带出口处开口宽度以及瓶颈开口角度对颗粒流的影响.实验结果发现,改变瓶颈开口角度θ,当θ大于15°时,颗粒流量Q随着cosθ呈线性变化.同时,颗粒流量Q与传送带速度v以及开口大小R也密切相关,而在θ小于15°时,颗粒流量Q基本不随开口角度变化.     

电场中颗粒流量的二维模型

在对文献[2]中颗粒流量一维模型分析的基础上,考虑颗粒流密度的不均匀性和粘性,应用粘滞性流体概念及规律,给出电场中颗粒流量的二维模型。     

Directed segregation in compartmentalized bi-disperse granular gas

A bi-disperse granular gas in an asymmetrical two-compartment system is studied experimentally.The presence of asymmetry within the range of our experimental parameters results in a directed segregated state and a directed clustering state.This deterministic system does not depend on the initial conditions.A modified flux model based on Lohse’s flux model for bi-disperse granular gases is derived.The modified flux model explains qualitatively the experimental results.     

振动颗粒混合物中的周期性分聚现象与能量耗散

在垂直振动的激励下, 铜和玻璃珠组成的二元颗粒混合样品存在依次出现分界清晰的三明治, 巴西果, 反巴西果三种分聚结构的周期循环变化现象, 其中出现三明治结构的时段最长(大于90%). 循环周期随振动台频率的增加而增大, 随加速度的增加而减小. 对三种分聚结构的样品能量耗散功率的测量显示, 在相同的振动条件下反巴西果结构的能耗功率最大, 巴西果结构的最小. 利用Hong的凝聚和渗透两机理相互竞争的观点, 并结合能耗功率的测量结果, 可定性解释这个周期性分聚现象.     

振动颗粒物质“巴西果”分离效应实验和理论研究

本文通过实验和理论研究了影响\"巴西果\"分离的因素及其物理机理. 分析了振动加速度、大小颗粒尺寸和密度对分离时间的影响, 并利用流体模型对分离时间作估算, 对实验结果进行定性解释. 结果表明在振动频率固定时, 调节振动加速度是控制\"巴西果\"分离的一个主要手段. 振动加速度存在一个临界值, 当高于此临界值时, \"巴西果\"分离的主要物理机理由对流机理转变为几何填空机理, 且振动加速度对分离影响变小, 大颗粒尺寸对分离的影响增大. 可通过调节大颗粒的尺寸来改变分离效果. 当大、 小颗粒密度比为1时, 仍会出现\"巴西果\"分离现象. 增大小颗粒尺寸或密度可以促进\"巴西果\"分离.     

颗粒密度对旋转筒内二元颗粒体系分离的影响

用分子动力学的方法研究了颗粒密度对旋转筒内二元颗粒体系混合与分离的影响. 当增大粒度较小的颗粒密度时, 颗粒体系表现为巴西果效应, 而增加粒度较大的颗粒密度时, 分离状态则会发生反转, 表现为反巴西果效应. 进一步的研究发现二元颗粒体系的分离指数与颗粒的密度比之间存在定量的关系, 并利用Hong的渗流与凝聚竞争机理理论对密度分离状态的反转现象给予了理论解释.     

气压对颗粒物质振动分离的影响

文章作者系统地研究了垂直振动颗粒床中，在不同气压、颗粒尺寸以及密度情况下大球的运动规律。实验发现，系统处于真空状态或低气压时，大球总是向上运动。然而，当在通常大气压下，大球则会出现上升和下降两种运动状态。大球下降这种运动状态，只在大球的密度和颗粒床中颗粒尺寸足够小时才会出现，颗粒床中的负气压梯度导致大球下降。     

通道宽度和初始流量对颗粒稀疏流-密集流转变临界开口的影响

通过实验研究斜面上二维颗粒流,当出口尺寸减小到临界值Dc时,发生稀疏流到密集流的突变.发现临界尺寸Dc与初始流量和通道宽度有关,通道宽度一定的情况下,临界开口尺寸Dc近似随初始流量Q0的平方根增大.在初始流量Q0一定时,临界开口尺寸Dc随通道宽度W近似线性增大.给出了这些关系的表达式,理论计算与实验观测结果一致.同时,也讨论了通道宽度影响临界开口尺寸的原因.关键词：颗粒物质颗粒流